Các nhà khoa học làm việc với dữ liệu từ sứ mệnh Kepler đã phát hiện thêm 18 thế giới có kích cỡ Trái đất. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một phương pháp mới hơn, nghiêm ngặt hơn để kết hợp thông qua dữ liệu để tìm ra các hành tinh này. Trong số 18 là ngoại hành tinh nhỏ nhất từng được tìm thấy.
Nhiệm vụ Kepler đã rất thành công và giờ chúng ta đã biết đến hơn 4.000 ngoại hành tinh trong các hệ mặt trời xa xôi. Nhưng có một lỗi lấy mẫu được hiểu trong dữ liệu Kepler: tàu vũ trụ dễ dàng tìm thấy các hành tinh lớn hơn là các hành tinh nhỏ. Hầu hết các ngoại hành tinh Kepler là những thế giới rộng lớn, có kích thước gần với người khổng lồ khí Jupiter và Saturn.
Nó dễ hiểu tại sao lại như vậy. Rõ ràng, các đối tượng lớn hơn dễ tìm thấy hơn các đối tượng nhỏ hơn. Nhưng một nhóm các nhà khoa học ở Đức đã phát triển một cách để quét dữ liệu của Kepler, và họ đã tìm thấy 18 hành tinh nhỏ có kích thước tương đương Trái đất. Điều này rất có ý nghĩa
Thuật toán mới của chúng tôi giúp vẽ nên một bức tranh chân thực hơn về dân số ngoại hành tinh trong không gian.
Michael Hippke, Đài thiên văn Sonneberg.
Trong trường hợp bạn không quen thuộc với các kỹ thuật săn tìm hành tinh và đặc biệt là tàu vũ trụ Kepler, nó đã sử dụng cái mà Lọ gọi là phương pháp quá cảnh của Hồi khi tìm kiếm các hành tinh. Mỗi khi một hành tinh đi qua phía trước ngôi sao của nó, đó gọi là quá cảnh. Kepler đã được tinh chỉnh để phát hiện sự sụt giảm của ánh sao gây ra bởi quá cảnh exoplanet.
Sự sụt giảm của ánh sao là rất nhỏ và rất khó phát hiện. Nhưng Kepler được xây dựng cho mục đích này. Tàu vũ trụ Kepler, kết hợp với các quan sát tiếp theo với các kính thiên văn khác, cũng có thể xác định kích thước của hành tinh, và thậm chí có được một dấu hiệu về mật độ hành tinh và các đặc điểm khác.
Các nhà khoa học nghi ngờ mạnh mẽ rằng dữ liệu Kepler không đại diện cho dân số ngoại hành tinh vì sai lệch lấy mẫu. Tất cả đều đi vào chi tiết cụ thể về cách Kepler sử dụng phương thức vận chuyển để tìm các ngoại hành tinh.
Kể từ khi Kepler kiểm tra hơn 200.000 ngôi sao để phát hiện sự sụt giảm trong ánh sáng sao gây ra bởi quá trình ngoại hành tinh, phần lớn việc phân tích dữ liệu Kepler phải được thực hiện bằng máy tính. (Có rất nhiều sinh viên tốt nghiệp ngành thiên văn học nghèo khó trên thế giới thực hiện công việc.) Vì vậy, các nhà khoa học đã dựa vào các thuật toán để kết hợp dữ liệu Kepler cho quá cảnh.
Các thuật toán tìm kiếm tiêu chuẩn cố gắng xác định độ sáng giảm đột ngột, ông giải thích Tiến sĩ René Heller từ MPS, tác giả đầu tiên của các ấn phẩm hiện tại. Tuy nhiên, trên thực tế, một đĩa sao có vẻ hơi tối hơn ở rìa so với ở trung tâm. Khi một hành tinh di chuyển phía trước một ngôi sao, do đó, ban đầu nó chặn ánh sáng sao ít hơn vào giữa thời gian vận chuyển. Sự làm mờ tối đa của ngôi sao xảy ra ở trung tâm của quá cảnh ngay trước khi ngôi sao trở nên sáng dần trở lại, anh giải thích.
Tại đây, nơi phát hiện exoplanet trở nên khó khăn. Không chỉ một hành tinh lớn hơn gây ra độ sáng giảm nhiều hơn so với hành tinh nhỏ hơn, mà độ sáng của ngôi sao cũng dao động tự nhiên, khiến các hành tinh nhỏ hơn thậm chí khó phát hiện hơn.
Bí quyết cho Heller và nhóm các nhà thiên văn học là phát triển một thuật toán khác thông minh hơn hoặc có lẽ là thông minh hơn, có tính đến đường cong ánh sáng của một ngôi sao. Đối với một người quan sát như Kepler, phần giữa của ngôi sao là sáng nhất và các hành tinh lớn gây ra ánh sáng rất khác biệt, nhanh chóng làm mờ đi. Nhưng những gì về cạnh, hoặc chi, của một ngôi sao. Có thể là quá cảnh của các hành tinh nhỏ hơn sẽ không bị phát hiện trong ánh sáng mờ hơn đó?
Bằng cách cải thiện độ nhạy của thuật toán tìm kiếm, nhóm đã có thể trả lời câu hỏi đó bằng một câu thuyết phục có.
Trong hầu hết các hệ hành tinh mà chúng ta nghiên cứu, các hành tinh mới là nhỏ nhất.
Kai Rodenbeck, Đại học Gottingen, MPS.
Thuật toán mới của chúng tôi giúp vẽ nên một bức tranh chân thực hơn về quần thể ngoại hành tinh trong không gian, ông tóm tắt Michael Hippke của Đài thiên văn Sonneberg. Phương pháp này tạo thành một bước tiến đáng kể, đặc biệt là trong quá trình tìm kiếm các hành tinh giống Trái đất.
Kết quả? Trong hầu hết các hệ hành tinh mà chúng tôi nghiên cứu, các hành tinh mới là nhỏ nhất, đồng tác giả Kai Rodenbeck thuộc Đại học Gottingen và Viện nghiên cứu hệ mặt trời Max Planck cho biết. Họ không chỉ tìm thấy thêm 18 hành tinh có kích thước Trái đất, mà họ còn tìm thấy hành tinh ngoại nhỏ nhất, chỉ bằng 69% kích thước Trái đất. Và lớn nhất trong số 18 chỉ lớn gấp đôi Trái đất. Điều này trái ngược hoàn toàn với hầu hết các ngoại hành tinh được tìm thấy bởi Kepler, nằm trong phạm vi kích thước của Sao Mộc và Sao Thổ.
Những hành tinh mới này không chỉ nhỏ, mà chúng còn gần các ngôi sao của chúng hơn các anh chị em được phát hiện trước đó. Vì vậy, thuật toán mới không chỉ cho chúng ta một bức tranh chính xác hơn về các quần thể ngoại hành tinh theo kích thước, nó còn cho chúng ta một bức tranh rõ ràng hơn về quỹ đạo của chúng.
Do sự gần gũi của chúng với các ngôi sao của chúng, hầu hết các hành tinh này là những ngọn lửa với nhiệt độ bề mặt vượt quá 100 độ C, và một số vượt quá 1.000 độ C. Nhưng có một ngoại lệ: một trong số chúng quay quanh một ngôi sao lùn đỏ và dường như nằm trong vùng có thể ở được, nơi nước lỏng có thể tồn tại.
Có thể có nhiều ngoại hành tinh nhỏ hơn ẩn trong dữ liệu Kepler. Cho đến nay, Heller và nhóm của ông chỉ sử dụng kỹ thuật mới của họ trên một số ngôi sao được kiểm tra bởi Kepler. Họ tập trung vào chỉ hơn 500 ngôi sao Kepler đã được biết đến để lưu trữ các ngoại hành tinh. Họ sẽ tìm thấy gì nếu kiểm tra 200.000 ngôi sao khác?
Nó có một thực tế khoa học rằng mỗi phương pháp đo lường một cái gì đó có sự thiên lệch lấy mẫu vốn có. Nó là một trong những hạn chế trong bất kỳ nghiên cứu khoa học nào. Nhóm đằng sau thuật toán exoplanet mới này thừa nhận đầy đủ rằng phương pháp của họ cũng có thể chứa sai lệch lấy mẫu.
Các hành tinh nhỏ hơn ở các quỹ đạo xa hơn có thể có chu kỳ quỹ đạo rất dài. Trong Hệ mặt trời của chúng ta, Sao Diêm Vương mất tới 248 năm để hoàn thành một quỹ đạo quanh Mặt trời. Để phát hiện một hành tinh như thế, có thể phải mất tới 248 năm quan sát trước khi chúng tôi phát hiện ra một phương tiện.
Mặc dù vậy, họ dự đoán rằng họ sẽ tìm thấy hơn 100 hành tinh ngoại cỡ Trái đất khác trong phần còn lại của dữ liệu Kepler. Đó là một số ít, nhưng có thể là một ước tính khiêm tốn, xem xét rằng dữ liệu Kepler bao gồm hơn 200.000 sao.
Sức mạnh của thuật toán tìm kiếm mới sẽ vượt ra ngoài dữ liệu Kepler. Theo Giáo sư Tiến sĩ Laurent Gizon, Giám đốc điều hành tại MPS, các nhiệm vụ săn tìm hành tinh trong tương lai cũng có thể sử dụng nó để tinh chỉnh kết quả của họ. Giáo sư Gizon cho biết, phương pháp mới này cũng đặc biệt hữu ích để chuẩn bị cho sứ mệnh PLATO (PLAnetary Transits and Dao động của các ngôi sao) sắp được triển khai vào năm 2026 bởi Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.
Nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả của họ trên tạp chí Astronomy and Astrophysics. Bài viết của họ có tiêu đề Khảo sát bình phương nhỏ nhất của Quảng trường. II. Khám phá và xác nhận 17 hành tinh mới có kích thước siêu Trái đất trong các hệ thống đa hành tinh từ K2.
