Van de meer dan 4 000 bekende exoplaneten, KOI-456.04 is iets bijzonders:minder dan twee keer zo groot als de aarde, het draait om een ​​zonachtige ster. En het doet dit met een ster-planeetafstand die planetaire oppervlaktetemperaturen zou kunnen toestaan ​​die bevorderlijk zijn voor het leven. Het object werd ontdekt door een team onder leiding van het Max Planck Institute for Solar System Research in Göttingen. Zijn gastheer ster, genaamd Kepler-160, straalt daadwerkelijk zichtbaar licht uit; de centrale sterren van bijna alle andere exoplaneten, anderzijds, infrarode straling uitzenden, zijn kleiner en zwakker dan de zon en behoren daarom tot de klasse van rode dwergsterren.

Ruimtetelescopen zoals CoRoT, Kepler, en TESS hebben wetenschappers in de afgelopen 14 jaar in staat gesteld om ongeveer 4000 extrasolaire planeten (planeten rond verre sterren) te ontdekken. De meeste van deze planeten zijn zo groot als de gasreuzenplaneet Neptunus, ongeveer vier keer zo groot als de aarde, en in relatief nauwe banen rond hun respectieve gastheersterren. Maar wetenschappers hebben ook enkele exoplaneten ontdekt zo klein als de aarde die mogelijk rotsachtig zouden kunnen zijn. En een handvol van deze kleine planeten bevindt zich ook op de juiste afstand van hun moederster om mogelijk gematigde oppervlaktetemperaturen te hebben vanwege de aanwezigheid van vloeibaar oppervlaktewater - het essentiële ingrediënt voor leven op aarde. "Het volledige beeld van bewoonbaarheid, echter, omvat ook een blik op de kwaliteiten van de ster, " legt MPS-wetenschapper en hoofdauteur van de nieuwe studie Dr. René Heller uit. Tot nu toe, bijna alle exoplaneten die kleiner zijn dan twee keer zo groot als de aarde en een potentieel hebben voor milde oppervlaktetemperaturen, bevinden zich in een baan rond een rode dwerg.

Rode dwergsterren staan ​​bekend om hun extreem lange levensduur. Het leven op een exoplaneet in een baan rond een oude rode dwergster had mogelijk twee keer zoveel tijd gehad dan het leven op aarde om zich te vormen en te evolueren. Maar de straling van een rode dwergster is meestal infrarood in plaats van zichtbaar licht zoals wij dat kennen. Veel rode dwergen zijn ook berucht om het uitzenden van hoogenergetische fakkels en voor het braden van hun planeten, die later bewoonbaar zou worden, met verbeterde stellaire helderheid zolang deze sterren jong zijn. Bovendien, hun zwakte vereist dat elke bewoonbare planeet zo dicht bij de ster staat dat de stellaire zwaartekracht de planeet aanzienlijk begint te vervormen. De resulterende getijdenverwarming in de planeet zou fataal wereldwijd vulkanisme kunnen veroorzaken. Alle dingen gecombineerd, de bewoonbaarheid van planeten rond rode dwergsterren wordt zwaar bediscussieerd in de wetenschappelijke gemeenschap.

In hun nieuwe onderzoeksartikel, het team van wetenschappers van MPS, het Sonneberg-observatorium, de Universiteit van Göttingen, de Universiteit van Californië in Santa Cruz, en van NASA meldt nu de ontdekking van een planeetkandidaat die minder dan twee keer zo groot is als de aarde en met matige verlichting van een zonachtige ster. Op een afstand van iets meer dan 3000 lichtjaar van het zonnestelsel, de ster Kepler-160 bevond zich in het gezichtsveld van de primaire missie van Kepler en werd van 2009 tot 2013 continu waargenomen. Zijn straal van 1,1 zonnestralen, de oppervlaktetemperatuur van 5200 graden Celsius (300 graden minder dan de zon), en zijn zeer zonachtige stellaire helderheid maakt het een astrofysische afbeelding van onze eigen moederster.

Van Kepler-160 is al ongeveer zes jaar bekend dat het een gastster is van twee exoplaneten, genaamd Kepler-160b en Kepler-160c. Beide planeten zijn aanzienlijk groter dan de aarde en bevinden zich in relatief nauwe banen rond hun ster. Hun oppervlaktetemperaturen zouden ze zeker heter maken dan een bakoven en alles behalve gastvrij voor het leven zoals wij dat kennen. Maar kleine variaties in de omlooptijd van planeet Kepler-160c gaven wetenschappers een handtekening van een derde planeet die nog moest worden bevestigd.

Het team van Duitse en Amerikaans-Amerikaanse wetenschappers keerde nu terug naar de archiefgegevens van Kepler-160 om te zoeken naar extra planeten rond die ster en om de planetaire oorsprong van de verstoring van de baan van Kepler-160c te verifiëren. Heller en zijn collega's waren eerder succesvol in het vinden van in totaal 18 exoplaneten in oude Kepler-gegevens.

Bij het zoeken naar exoplaneten, wetenschappers zoeken meestal naar herhalende helderheidsvariaties van sterren. Deze tijdelijke verduisteringen, meestal slechts één procent of minder van de schijnbare stellaire helderheid, kan worden veroorzaakt door planeten die de schijven van hun gaststerren passeren, gezien vanaf de aarde. Het kernidee van Michael Hippke, co-auteur van het nieuwe werk, en Heller zou een gedetailleerd fysiek model van de stellaire helderheidsvariatie gebruiken in plaats van te zoeken naar een stapsgewijze sprong-naar-dimmen en dan terug-naar-normaal helderheidspatroon in stellaire lichtcurven. Deze box-achtige benadering was bijna twee decennia lang de standaard zoektechniek. "Onze verbetering is vooral belangrijk in de zoektocht naar kleine, Planeten ter grootte van de aarde, Heller legt uit. "Het planetaire signaal is zo zwak dat het bijna volledig verborgen is in de ruis van de gegevens. Ons nieuwe zoekmasker is iets beter in het scheiden van een echt exoplanetair signaal van de ruis in de kritieke gevallen, ’ voegt Heller eraan toe.

Hun nieuwe zoekalgoritme was cruciaal voor de ontdekking van de nieuwe transiterende planeetkandidaat KOI-456.04. "Onze analyse suggereert dat Kepler-160 niet door twee maar door in totaal vier planeten draait, " Heller vat de nieuwe studie samen. Een van de twee planeten die Heller en zijn collega's hebben gevonden, is Kepler-160d, de eerder vermoedelijke planeet die verantwoordelijk is voor de vervormde baan van Kepler-160c. Kepler-160d vertoont geen transits in de lichtcurve van de ster en is dus indirect bevestigd. De andere planeet, formeel een planeet kandidaat, is KOI-456.04, waarschijnlijk een transiterende planeet met een straal van 1,9 aardstralen en een omlooptijd van 378 dagen. Gezien zijn zonachtige gastheerster, de zeer aardachtige omlooptijd resulteert in een zeer aardachtige instraling van de ster - zowel in termen van de hoeveelheid ontvangen licht als in termen van de lichtkleur. Licht van Kepler-160 is zichtbaar licht zoals zonlicht. Alles bij elkaar genomen, KOI-456.04 bevindt zich in een gebied van de stellaire bewoonbare zone - het afstandsbereik rond een ster dat vloeibaar oppervlaktewater toelaat op een aardachtige planeet - dat vergelijkbaar is met de positie van de aarde rond de zon.

"KOI-456.01 is relatief groot in vergelijking met veel andere planeten die als potentieel bewoonbaar worden beschouwd. Maar het is de combinatie van deze minder dan dubbele grootte van de aardplaneet en zijn zonnetype gastster die hem zo speciaal en vertrouwd maakt, " Heller verduidelijkt. Als gevolg hiervan, de oppervlaktecondities op KOI-456.04 kunnen vergelijkbaar zijn met die op aarde, op voorwaarde dat de atmosfeer niet te massief en niet-aards is. De hoeveelheid licht die van zijn moederster wordt ontvangen, is ongeveer 93 procent van het zonlicht dat op aarde wordt ontvangen. Als KOI-456.04 een overwegend inerte atmosfeer heeft met een mild aardachtig broeikaseffect, dan zou de oppervlaktetemperatuur gemiddeld +5 graden Celsius zijn, dat is ongeveer tien graden lager dan de gemiddelde temperatuur op aarde.

Het is momenteel niet helemaal uit te sluiten dat KOI-456.04 in feite een statistische toevalstreffer of een systematische meetfout is in plaats van een echte planeet. Het team schat de kans op een planetair karakter van KOI-456.04 op ongeveer 85% pro planet. Het verkrijgen van een formele planetaire status vereist 99%. Hoewel enkele van de krachtigste telescopen op aarde deze kandidaat mogelijk kunnen valideren met waarnemingen van een van de aanstaande transits, there is also a good chance that the PLATO space mission of ESA will be capable of a confirmation. PLATO is scheduled for launch in 2026 and one of its major science goals is the discovery of Earth-sized planets around sun-like stars. The MPS is currently building the PLATO Data Center and deeply involved in the PLATO mission. If PLATO will be oriented in such a way as to re-observe the field of view of the Kepler primary mission, then KOI-456.04 will have a chance of being confirmed and studied in even more detail with PLATO.