นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานกับข้อมูลจากภารกิจของเคปเลอร์ได้ค้นพบโลกขนาด 18 โลกเพิ่มเติม ทีมใช้วิธีการที่ใหม่กว่าและเข้มงวดกว่าในการรวบรวมข้อมูลเพื่อค้นหาดาวเคราะห์เหล่านี้ ในบรรดา 18 เป็นดาวเคราะห์นอกระบบที่เล็กที่สุดที่เคยพบ
ภารกิจของเคปเลอร์ประสบความสำเร็จอย่างมากและตอนนี้เรารู้จักดาวเคราะห์นอกระบบมากกว่า 4,000 ดวงในระบบสุริยะที่ห่างไกล แต่มีข้อผิดพลาดการสุ่มตัวอย่างที่เข้าใจได้ในข้อมูลเคปเลอร์มันเป็นเรื่องง่ายสำหรับยานอวกาศในการค้นหาดาวเคราะห์ขนาดใหญ่มากกว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็ก ดาวเคราะห์นอกระบบส่วนใหญ่ของเคปเลอร์เป็นโลกที่ใหญ่โตและมีขนาดใกล้เคียงกับดาวพฤหัสและดาวเสาร์
ทำความเข้าใจได้ง่ายว่าทำไมจึงเป็นเช่นนี้ เห็นได้ชัดว่าวัตถุที่มีขนาดใหญ่นั้นหาง่ายกว่าวัตถุที่เล็กกว่า แต่ทีมนักวิทยาศาสตร์ในประเทศเยอรมนีได้พัฒนาวิธีในการทำลายข้อมูลของเคปเลอร์และพวกเขาพบดาวเคราะห์ขนาดเล็ก 18 ดวงที่มีขนาดเท่ากับโลก นี่เป็นสิ่งสำคัญ
“ อัลกอริทึมใหม่ของเราช่วยในการวาดภาพที่เหมือนจริงมากขึ้นของประชากรดาวเคราะห์นอกระบบในอวกาศ”
Michael Hippke, Sonneberg Observatory
ในกรณีที่คุณไม่คุ้นเคยกับเทคนิคการล่าดาวเคราะห์และยานอวกาศเคปเลอร์โดยเฉพาะมันใช้สิ่งที่เรียกว่า "วิธีการเปลี่ยนผ่าน" ในการค้นหาดาวเคราะห์ ทุกครั้งที่ดาวเคราะห์เคลื่อนที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์นั้นเรียกว่าการเปลี่ยนผ่าน เคปเลอร์ได้รับการปรับแต่งอย่างละเอียดเพื่อตรวจจับการตกของแสงดาวที่เกิดจากการขนส่งของดาวเคราะห์นอกระบบ
แสงดาวที่หยดลงนั้นสั้นและยากต่อการตรวจจับ แต่เคปเลอร์ถูกสร้างขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ ยานอวกาศเคปเลอร์เมื่อรวมกับการสำรวจติดตามด้วยกล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ ยังสามารถกำหนดขนาดของดาวเคราะห์และยังได้รับการบ่งชี้ถึงความหนาแน่นของดาวเคราะห์และคุณลักษณะอื่น ๆ
นักวิทยาศาสตร์สงสัยอย่างยิ่งว่าข้อมูลของเคปเลอร์ไม่ได้เป็นตัวแทนของประชากรดาวเคราะห์นอกระบบเนื่องจากมีอคติในการสุ่มตัวอย่าง ทุกอย่างลงมาถึงข้อมูลเฉพาะของวิธีที่เคปเลอร์ใช้วิธีการเปลี่ยนผ่านเพื่อค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ
เนื่องจากเคปเลอร์ตรวจสอบดาวฤกษ์มากกว่า 200,000 ดวงเพื่อตรวจสอบการลดลงของแสงดาวที่เกิดจากการเคลื่อนย้ายดาวเคราะห์นอกระบบดังนั้นการวิเคราะห์ข้อมูลเคปเลอร์จึงต้องกระทำโดยคอมพิวเตอร์ (มีดาราศาสตร์ที่ยากจนในระดับโลกที่เพียงพอสำหรับการทำงาน) ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงต้องอาศัยอัลกอริธึมเพื่อรวบรวมข้อมูลของเคปเลอร์สำหรับการผ่านหน้า
“ อัลกอริธึมการค้นหามาตรฐานพยายามระบุความสว่างที่ลดลงอย่างกะทันหัน” ดร. เรเนเฮลเลอร์จาก MPS ผู้เขียนคนแรกของสิ่งพิมพ์ปัจจุบัน “ ในความเป็นจริงแล้วดิสก์ตัวเอกปรากฏที่ขอบสีเข้มกว่าตรงกลางเล็กน้อย เมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนที่ไปข้างหน้าดาวดวงหนึ่งมันจึงบล็อกแสงดาวน้อยกว่าในช่วงกลางของการเปลี่ยนผ่าน ดาวฤกษ์ที่มีแสงสลัวสูงสุดเกิดขึ้นที่ใจกลางการขนส่งก่อนที่ดาวจะค่อยๆสว่างขึ้นอีกครั้ง” เขาอธิบาย
นี่คือจุดที่การตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบเกิดความยุ่งยาก ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ไม่เพียง แต่ก่อให้เกิดความสว่างลดลงมากกว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กเท่านั้น แต่ความสว่างของดาวยังแปรปรวนตามธรรมชาติด้วยทำให้ดาวเคราะห์ขนาดเล็กสามารถตรวจจับได้ยากขึ้น
เคล็ดลับสำหรับเฮลเลอร์และทีมนักดาราศาสตร์ก็คือการพัฒนาอัลกอริธึมที่แตกต่างหรืออาจจะ“ ฉลาดกว่า” ที่คำนึงถึงโค้งแสงของดาวฤกษ์ สำหรับผู้สังเกตการณ์อย่างเคปเลอร์จุดศูนย์กลางของดาวฤกษ์นั้นสว่างที่สุดและดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ทำให้เกิดแสงที่แตกต่างและชัดเจนมาก แต่สิ่งที่เกี่ยวกับบนขอบหรือแขนขาของดาว เป็นไปได้หรือไม่ว่าการผ่านหน้าของดาวเคราะห์ขนาดเล็กกำลังตรวจไม่พบในแสงสลัวนั่น?
ด้วยการปรับปรุงความอ่อนไหวของอัลกอริธึมการค้นหาทีมก็สามารถตอบคำถามนั้นด้วย“ ใช่”
“ ในระบบดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ที่เราศึกษาดาวเคราะห์ดวงใหม่นั้นมีขนาดเล็กที่สุด”
Kai Rodenbeck, มหาวิทยาลัย Gottingen, MPS
“ อัลกอริทึมใหม่ของเราช่วยในการวาดภาพที่เหมือนจริงมากขึ้นของประชากรดาวเคราะห์นอกระบบในอวกาศ” Michael Hippke จากหอดูดาว Sonneberg สรุป “ วิธีนี้ถือเป็นการก้าวไปข้างหน้าอย่างมีนัยสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการค้นหาดาวเคราะห์คล้ายโลก”
ผลลัพธ์? “ ในระบบดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ที่เราศึกษาดาวเคราะห์ดวงใหม่นั้นเล็กที่สุด” Kai Rodenbeck ผู้เขียนร่วมแห่งมหาวิทยาลัยGöttingenและ Max Planck Institute เพื่อการวิจัยระบบสุริยะกล่าว ไม่เพียง แต่พวกเขาพบดาวเคราะห์ขนาดใหญ่อีก 18 ดวง แต่พวกเขาพบดาวเคราะห์นอกระบบที่เล็กที่สุด แต่มีขนาดเพียง 69% ของโลก และที่ใหญ่ที่สุดใน 18 นั้นมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของโลก นี่เป็นความแตกต่างที่คมชัดกับดาวเคราะห์นอกระบบส่วนใหญ่ที่เคปเลอร์พบซึ่งอยู่ในช่วงขนาดของดาวพฤหัสและดาวเสาร์
ไม่เพียง แต่ดาวเคราะห์ดวงใหม่เหล่านี้มีขนาดเล็กเท่านั้น แต่พวกมันยังอยู่ใกล้ดวงดาวมากกว่าพี่น้องที่ค้นพบก่อนหน้านี้ ดังนั้นไม่เพียง แต่เป็นอัลกอริธึมใหม่ที่ให้ภาพของดาวเคราะห์นอกระบบที่แม่นยำยิ่งขึ้นตามขนาด แต่ยังทำให้เราเห็นภาพวงโคจรที่ชัดเจนยิ่งขึ้น
เนื่องจากส่วนใหญ่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ของพวกเขาดาวเคราะห์ส่วนใหญ่เป็นสโคเชอร์ที่มีอุณหภูมิพื้นผิวเกินกว่า 100 องศาเซลเซียสและบางส่วนเกิน 1,000 องศาเซลเซียส แต่มีข้อยกเว้นอย่างหนึ่ง: หนึ่งในนั้นโคจรรอบดาวแคระแดงและดูเหมือนจะอยู่ในเขตเอื้ออาศัยซึ่งอาจมีน้ำของเหลวอยู่
อาจมีดาวเคราะห์นอกระบบขนาดเล็กกว่าซ่อนอยู่ในข้อมูลเคปเลอร์ จนถึงตอนนี้เฮลเลอร์และทีมของเขาใช้เทคนิคใหม่ของพวกเขากับดาวบางดวงที่เคปเลอร์ตรวจสอบเท่านั้น พวกเขามุ่งเน้นไปที่ดาวเคปเลอร์มากกว่า 500 ดวงที่รู้จักกันดีว่าเป็นดาวเคราะห์นอกระบบ พวกเขาจะพบอะไรถ้าตรวจสอบอีก 200,000 ดวง
เป็นความจริงทางวิทยาศาสตร์ที่แต่ละวิธีในการวัดบางอย่างมีอคติสุ่มตัวอย่างโดยธรรมชาติ มันเป็นข้อ จำกัด อย่างหนึ่งในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ ทีมที่อยู่เบื้องหลังอัลกอริทึมดาวเคราะห์นอกระบบใหม่นี้ยอมรับอย่างเต็มที่ว่าวิธีการของพวกเขาอาจมีอคติสุ่มตัวอย่าง
ดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่มีวงโคจรไกลโพ้นอาจมีช่วงเวลาการโคจรที่ยาวมาก ในระบบสุริยะของเราพลูโตใช้เวลา 248 ปีในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ในการตรวจจับดาวเคราะห์เช่นนั้นอาจใช้เวลานานถึง 248 ปีในการสำรวจก่อนที่เราจะตรวจพบการเปลี่ยนผ่าน
ถึงกระนั้นพวกเขาก็คาดการณ์ว่าพวกเขาจะพบดาวเคราะห์นอกระบบขนาดอื่น ๆ อีกกว่า 100 ดวงในข้อมูล Kepler ที่เหลือ ค่อนข้างน้อย แต่อาจเป็นการประมาณที่พอเหมาะเนื่องจากข้อมูล Kepler ครอบคลุมกว่า 200,000 ดวง
ความแข็งแกร่งของอัลกอริธึมการค้นหาใหม่จะขยายออกไปมากกว่าข้อมูลของ Kepler ตามที่ศาสตราจารย์ดร. ลอเรนท์กีซอนกรรมการผู้จัดการของ MPS ระบุว่าภารกิจการล่าดาวเคราะห์โลกในอนาคตยังสามารถนำไปใช้เพื่อปรับปรุงผลลัพธ์ของพวกเขา “ วิธีการใหม่นี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในการเตรียมการสำหรับภารกิจ PLATO (PLAnetary Transits และ Oscillations of Stars) ที่จะเปิดตัวในปี 2569 โดยองค์การอวกาศยุโรป” ศาสตราจารย์จีซอนกล่าว
ทีมได้ตีพิมพ์ผลการวิจัยในวารสาร Astronomy and Astrophysics เอกสารของพวกเขามีชื่อว่า“ การสำรวจพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่น้อยที่สุด ครั้งที่สอง การค้นพบและตรวจสอบความถูกต้องของดาวเคราะห์ย่อยขนาดใหญ่ถึงขนาด 17 ดวงในระบบหลายดาวเคราะห์จาก K2”
