Wetenschappers van MIT en andere instellingen, nauw samenwerken met amateurastronomen, hebben de stoffige staarten gezien van zes exokometen - kometen buiten ons zonnestelsel - die rond een zwakke ster op 800 lichtjaar van de aarde cirkelen.

Deze kosmische ballen van ijs en stof, die ongeveer zo groot waren als de komeet van Halley en ongeveer 100 reisden, 000 mijl per uur voordat ze uiteindelijk verdampten, zijn enkele van de kleinste objecten die tot nu toe buiten ons eigen zonnestelsel zijn gevonden.

De ontdekking is de eerste keer dat een object zo klein als een komeet is gedetecteerd met behulp van transitfotometrie, een techniek waarmee astronomen het licht van een ster observeren voor veelbetekenende dips in intensiteit. Dergelijke dips signaleren potentiële transits, of kruisingen van planeten of andere objecten voor een ster, die tijdelijk een klein deel van zijn licht blokkeren.

In het geval van deze nieuwe detectie, de onderzoekers konden de staart van de komeet ontdekken, of spoor van gas en stof, die ongeveer een tiende van 1 procent van het licht van de ster blokkeerde toen de komeet voorbij schoot.

"Het is verbazingwekkend dat iets van enkele ordes van grootte kleiner dan de aarde kan worden gedetecteerd, alleen al door het feit dat het veel puin uitstraalt, " zegt Saul Rappaport, emeritus hoogleraar natuurkunde aan het Kavli Institute for Astrophysics and Space Research van het MIT. "Het is best indrukwekkend om zoiets kleins te kunnen zien, zo ver weg."

Rappaport en zijn team hebben hun resultaten deze week gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society . De co-auteurs van het artikel zijn Andrew Vanderburg van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; verschillende amateurastronomen, waaronder Thomas Jacobs van Bellevue, Washington; en onderzoekers van de Universiteit van Texas in Austin, NASA's Ames Research Center, en Noordoost-universiteit.

"Waar weinigen hebben gereisd"

De detectie is gedaan met behulp van gegevens van NASA's Kepler Space Telescope, een sterrenobservatorium dat in 2009 de ruimte in werd gelanceerd. Gedurende vier jaar het ruimtevaartuig bewaakte ongeveer 200, 000 sterren voor dips in sterlicht veroorzaakt door transiterende exoplaneten.

Daten, de missie heeft meer dan 2 geïdentificeerd en bevestigd, 400 exoplaneten, meestal draaiende sterren in het sterrenbeeld Cygnus, met behulp van geautomatiseerde algoritmen die de gegevens van Kepler snel doorzoeken, op zoek naar karakteristieke dips in sterrenlicht.

De kleinste exoplaneten die tot nu toe zijn gedetecteerd, zijn ongeveer een derde van de grootte van de aarde. kometen, in vergelijking, overspannen slechts enkele voetbalvelden, of een kleine stad op zijn grootst, waardoor ze ongelooflijk moeilijk te herkennen zijn.

Echter, op 18 maart, Jacobs, een amateur-astronoom die er zijn hobby van heeft gemaakt om Kepler's gegevens door te spitten, was in staat om verschillende merkwaardige lichtpatronen te onderscheiden te midden van het lawaai.

Jacobs, die overdag werkt als arbeidsconsulent voor mensen met een verstandelijke beperking, is lid van de Planet Hunters - een burgerwetenschappelijk project dat voor het eerst is opgezet door Yale University om amateurastronomen in te schakelen bij het zoeken naar exoplaneten. Leden kregen toegang tot de gegevens van Kepler in de hoop dat ze iets interessants zouden ontdekken dat een computer zou kunnen missen.

In januari, Jacobs wilde de volledige vier jaar aan Kepler's gegevens scannen die tijdens de hoofdmissie waren genomen. bestaande uit meer dan 200, 000 sterren, elk met individuele lichtcurven, of grafieken van lichtintensiteit die in de loop van de tijd worden gevolgd. Jacobs besteedde vijf maanden aan het met het oog doorzoeken van de gegevens, vaak voor en na zijn dagelijkse werk, en door de weekenden.

"Het zoeken naar interessante objecten in de Kepler-gegevens vereist geduld, vasthoudendheid, en doorzettingsvermogen, zegt Jacobs. "Voor mij is het een vorm van schatzoeken, wetende dat er een interessante gebeurtenis wacht om ontdekt te worden. Het draait allemaal om verkenning en jagen waar maar weinigen eerder hebben gereisd."

"Iets wat we eerder hebben gezien"

Het doel van Jacobs was om te zoeken naar iets ongewoons waar computeralgoritmen misschien overheen zijn gegaan. Vooral, hij was op zoek naar enkele transits - dips in sterrenlicht die maar één keer voorkomen, wat betekent dat ze niet periodiek zijn zoals planeten die meerdere keren om een ​​ster draaien.

In zijn zoektocht, hij zag drie van dergelijke enkele transits rond KIC 3542116, een zwakke ster op 800 lichtjaar van de aarde (de andere drie transits werden later door het team gevonden). Hij signaleerde de gebeurtenissen en waarschuwde Rappaport en Vanderburg, met wie hij in het verleden had samengewerkt om zijn bevindingen te interpreteren.

"We hebben hier een maand op gezeten, omdat we niet wisten wat het was - planeetovergangen zien er niet zo uit, " herinnert Rappaport zich. "Toen drong het tot me door dat, 'Hallo, deze zien eruit als iets dat we eerder hebben gezien.'"

In een typische planetaire transit, de resulterende lichtcurve lijkt op een "U, "met een scherpe dip, dan een even sterke stijging, als gevolg van een planeet die eerst een beetje blokkeert, dan veel, dan een beetje van het licht terwijl het over de ster beweegt. Echter, de lichtkrommen die Jacobs identificeerde leken asymmetrisch, met een scherpe duik, gevolgd door een meer geleidelijke stijging.

Rappaport realiseerde zich dat de asymmetrie in de lichtkrommen leek op uiteenvallende planeten, met lange sporen van puin die een beetje licht zouden blijven blokkeren als de planeet zich van de ster verwijdert. Echter, zulke uiteenvallende planeten draaien om hun ster, herhaaldelijk overstappen. In tegenstelling tot, Jacobs had een dergelijk periodiek patroon niet waargenomen in de door hem geïdentificeerde transits.

"Wij dachten, het enige soort lichaam dat hetzelfde kan doen en niet kan herhalen, is er een dat waarschijnlijk uiteindelijk wordt vernietigd, ' zegt Rappaport.

Met andere woorden, in plaats van rond en rond de ster te draaien, de objecten moeten zijn gepasseerd, dan uiteindelijk te dicht bij de ster gevlogen, en verdampt.

"Het enige dat past, en heeft een massa die klein genoeg is om vernietigd te worden, is een komeet, ' zegt Rappaport.

De onderzoekers berekenden dat elke komeet ongeveer een tiende van 1 procent van het licht van de ster blokkeerde. Om dit enkele maanden te doen voordat het verdwijnt, de komeet is waarschijnlijk volledig uiteengevallen, een stofspoor creëren dat dik genoeg is om die hoeveelheid sterrenlicht te blokkeren.

Vanderburg zegt dat het feit dat deze zes exokometen de afgelopen vier jaar heel dicht langs hun ster lijken te zijn gereisd, enkele intrigerende vragen oproept. de antwoorden waarop enkele waarheden over ons eigen zonnestelsel zouden kunnen onthullen.

"Waarom zijn er zoveel kometen in de binnenste delen van deze zonnestelsels?" zegt Vanderburg. "Is dit een extreem bombardementstijdperk in deze systemen? Dat was een heel belangrijk onderdeel van de vorming van ons eigen zonnestelsel en heeft mogelijk water naar de aarde gebracht. Misschien kan het bestuderen van exokometen en uitzoeken waarom ze rond dit type ster worden gevonden ... ons enig inzicht in hoe bombardementen plaatsvinden in andere zonnestelsels."

De onderzoekers zeggen dat in de toekomst, de door MIT geleide missie Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) zal het soort onderzoek van Kepler voortzetten.

Naast bijdragen op het gebied van astrofysica en astronomie, Rappaport zegt, de nieuwe detectie spreekt tot de volharding en het onderscheidingsvermogen van burgerwetenschappers.

"Ik zou 10 soorten dingen kunnen noemen die deze mensen hebben gevonden in de Kepler-gegevens die algoritmen niet konden vinden, vanwege het patroonherkenningsvermogen in het menselijk oog, Rappaport zegt. "Je zou nu een computeralgoritme kunnen schrijven om zo'n komeetvorm te vinden. Maar ze werden gemist in eerdere zoekopdrachten. Ze waren diep genoeg, maar hadden niet de juiste vorm die in algoritmen was geprogrammeerd. Ik denk dat het redelijk is om te zeggen dat dit nooit door een algoritme zou zijn gevonden."

Dit onderzoek maakte gebruik van gegevens verzameld door de Kepler-missie, gefinancierd door het directoraat Wetenschapsmissie van NASA.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.