Wetenschappers van het Max Planck Institute for Solar System Research (MPS), de Georg August-universiteit van Göttingen, en het Sonneberg Observatorium hebben 18 planeten ter grootte van de aarde buiten het zonnestelsel ontdekt. De werelden zijn zo klein dat eerdere onderzoeken ze over het hoofd hadden gezien. Een van hen is een van de kleinste die tot nu toe bekend is; een ander zou voorwaarden kunnen bieden die gunstig zijn voor het leven. De onderzoekers analyseerden een deel van de gegevens van NASA's Kepler Space Telescope opnieuw met een nieuwe en gevoeligere methode die ze ontwikkelden. Het team schat dat hun nieuwe methode het potentieel heeft om meer dan 100 extra exoplaneten te vinden in de volledige dataset van de Kepler-missie. De wetenschappers beschrijven hun resultaten in het tijdschrift Astronomie en astrofysica .

Tot nu toe zijn iets meer dan 4000 planeten bekend die rond sterren buiten ons zonnestelsel draaien. Van deze zogenaamde exoplaneten, ongeveer 96 procent is aanzienlijk groter dan onze aarde, de meeste zijn beter vergelijkbaar met de afmetingen van de gasreuzen Neptunus of Jupiter. Dit percentage geeft waarschijnlijk niet de werkelijke omstandigheden in de ruimte weer, echter, omdat kleine planeten veel moeilijker op te sporen zijn dan grote. Bovendien, kleine werelden zijn fascinerende doelen in de zoektocht naar aardachtige, mogelijk bewoonbare planeten buiten het zonnestelsel.

De 18 nieuw ontdekte werelden vallen in de categorie van planeten ter grootte van de aarde. De kleinste van hen is slechts 69 procent van de grootte van de aarde; de grootste is nauwelijks meer dan twee keer de straal van de aarde. En ze hebben nog iets gemeen:alle 18 planeten konden tot nu toe niet worden gedetecteerd in de gegevens van de Kepler Space Telescope. Gemeenschappelijke zoekalgoritmen waren niet gevoelig genoeg.

In hun zoektocht naar verre werelden, wetenschappers gebruiken vaak de zogenaamde transitmethode om sterren te zoeken met periodiek terugkerende dalingen in helderheid. Als een ster toevallig een planeet heeft waarvan het baanvlak is uitgelijnd met de gezichtslijn vanaf de aarde, de planeet verduistert een klein deel van het stellaire licht als het eenmaal per baan voor de ster passeert.

"Standaard zoekalgoritmen proberen plotselinge dalingen in helderheid te identificeren, " legt Dr. Rene Heller van MPS uit, eerste auteur van de huidige publicaties. "In werkelijkheid, echter, een stellaire schijf lijkt iets donkerder aan de rand dan in het midden. Als een planeet voor een ster beweegt, het blokkeert daarom aanvankelijk minder sterrenlicht dan halverwege de transit. Het maximale dimmen van de ster vindt plaats in het centrum van de transit net voordat de ster geleidelijk weer helderder wordt, " hij legt uit.

Grote planeten hebben de neiging om diepe en duidelijke helderheidsvariaties van hun gastheersterren te produceren, zodat de subtiele helderheidsvariatie van centrum tot ledemaat op de ster nauwelijks een rol speelt bij hun ontdekking. kleine planeten, echter, wetenschappers voor enorme uitdagingen stellen. Hun effect op de stellaire helderheid is zo klein dat het uiterst moeilijk te onderscheiden is van de natuurlijke helderheidsfluctuaties van de ster en van de ruis die noodzakelijkerwijs gepaard gaat met elke vorm van observatie. Het team van René Heller heeft nu kunnen aantonen dat de gevoeligheid van de transitmethode aanzienlijk kan worden verbeterd, als in het zoekalgoritme wordt uitgegaan van een meer realistische lichtcurve.

"Ons nieuwe algoritme helpt om een ​​realistischer beeld te schetsen van de exoplaneetpopulatie in de ruimte, " vat Michael Hippke van Sonneberg Observatory samen. "Deze methode is een belangrijke stap voorwaarts, vooral bij het zoeken naar aardachtige planeten."

De onderzoekers gebruikten gegevens van NASA's Kepler-ruimtetelescoop als testbed voor hun nieuwe algoritme. In de eerste missiefase van 2009 tot 2013 Kepler registreerde de lichtkrommen van meer dan 100, 000 sterren, wat resulteerde in de ontdekking van meer dan 2300 planeten. Na een technisch defect, de telescoop moest in een alternatieve waarnemingsmodus worden gebruikt, genaamd de K2-missie, maar het controleerde niettemin meer dan 100 andere, 000 sterren tegen het einde van de missie in 2018. Als een eerste testvoorbeeld voor hun nieuwe algoritme, de onderzoekers besloten om alle 517 sterren van K2 waarvan al bekend was dat ze ten minste één transiterende planeet herbergen, opnieuw te analyseren.

Naast de eerder bekende planeten, de onderzoekers ontdekten 18 nieuwe objecten die eerder over het hoofd waren gezien. "In de meeste planetenstelsels die we hebben bestudeerd, de nieuwe planeten zijn de kleinste, " co-auteur Kai Rodenbeck van de Universiteit van Göttingen en MPS beschrijft de resultaten. Bovendien, de meeste nieuwe planeten draaien om hun ster dichter dan hun eerder bekende planetaire metgezellen. De oppervlakken van deze nieuwe planeten hebben daarom waarschijnlijk temperaturen die ver boven de 100 graden Celsius liggen; sommige hebben zelfs temperaturen tot 1000 graden Celsius. Slechts één van de lichamen is een uitzondering:het draait waarschijnlijk om zijn rode dwergster binnen de zogenaamde bewoonbare zone. Op deze gunstige afstand van zijn ster, deze planeet biedt mogelijk omstandigheden waaronder vloeibaar water op het oppervlak kan voorkomen - een van de basisvoorwaarden voor het leven zoals we dat op aarde kennen.

Natuurlijk, de onderzoekers kunnen niet uitsluiten dat hun methode, te, is blind voor andere planeten in de door hen onderzochte systemen. Vooral, het is bekend dat kleine planeten op grote afstanden van hun gastheersterren problematisch zijn. Ze hebben meer tijd nodig om een ​​volledige baan om de aarde te voltooien dan planeten die dichterbij hun ster draaien. de transits van planeten in brede banen komen minder vaak voor, waardoor hun signalen nog moeilijker te detecteren zijn.

De nieuwe methode ontwikkeld door Heller en zijn collega's opent fascinerende mogelijkheden. Naast de 517 sterren die nu worden onderzocht, de Kepler-missie biedt ook datasets voor honderdduizenden andere sterren. De onderzoekers gaan ervan uit dat ze met hun methode meer dan 100 andere werelden ter grootte van de aarde kunnen vinden in de gegevens van de primaire Kepler-missie. "Deze nieuwe methode is ook bijzonder nuttig ter voorbereiding op de aanstaande PLATO-missie die in 2026 door de European Space Agency zal worden gelanceerd, " zegt Prof. Dr. Laurent Gizon, Directeur bij MPS. PLATO zal nog veel meer multiplaneetsystemen rond zonachtige sterren ontdekken en karakteriseren, waarvan sommige in staat zullen zijn om leven te herbergen.