Es dauerte 10 Jahre, um den ersten Planeten zu bestätigen, der jemals von Kepler gefunden wurde
Obwohl Astronomen gerne die Anzahl der von der Kepler-Raumsonde gefundenen Exoplaneten anpreisen, sind diese Planeten nicht wirklich bestätigt. Sie werden richtiger als Exoplaneten-Kandidaten bezeichnet, weil die Signale, die zeigen, dass etwas da draußen ist und einen fernen Stern umkreist, von etwas anderem als Exoplaneten verursacht werden können. Es kann tatsächlich lange dauern, ihre Existenz zu bestätigen.
Wissenschaft ist natürlich überaus rigoros oder sollte es sein. Wir können keine False Positives haben, die unsere Daten verfälschen. Deshalb dauerte es bis jetzt, den ersten von Kepler gefundenen Exoplaneten-Kandidaten, bekannt als Kepler 1658 b, zu bestätigen.
Kepler 1658 b war zuerst entdeckt durch bodengestützte Teleskope, bevor Kepler überhaupt gestartet wurde. Damals hieß es KOI 4.10, wobei KOI für Kepler Object of Interest steht. Die Kepler-Mission war bereits geplant, sodass sie wussten, dass sich dieser Exoplaneten-Kandidat in Keplers Sichtfeld befand. Und Astronomen wussten, dass es gezielt werden würde.
Die Raumsonde Kepler verließ sich auf die Transitmethode, um Exoplaneten zu finden, die ferne Sterne umkreisen.
Als die Raumsonde Kepler gestartet wurde, dachten Astronomen zunächst, dass 1658 b ein falsch positives Ergebnis sei, was bedeutet, dass sie mit den verfügbaren Daten nicht schließen konnten, dass es sich tatsächlich um einen Planeten handelte. Das lag daran, dass die ersten Schätzungen des Host-Stars falsch waren. Sie haben die Masse des Sterns und des Planeten stark unterschätzt. Die Massenschätzungen des Planeten und des Sterns konnten die Wirkung auf den Stern selbst nicht erklären. (Massive Planeten stoßen ihre Wirtssterne gravitativ an, und das kann gemessen werden.)
So wurde Kepler 1658 b ins Regal gestellt, um als Fehlalarm zu schmachten. Schließlich ging eine neue Software an die Arbeit mit den Kepler-Daten, und 1658 b wurde wieder in die Kategorie der Exoplaneten-Kandidaten eingeordnet und wartete auf die Bestätigung.
Jetzt in a neue Studie unter der Leitung von Ashley Chontos, Absolventin der University of Hawaii, 1658 b wird als Exoplanet bestätigt. Aber das hat etwas Arbeit gekostet.
Zuerst ging Chontos durch Kepler-Daten zurück, um nach Zielen zu suchen, die 2017 erneut analysiert werden sollten. Die neue Analyse nutzte stellare Schallwellen, das seismische Rauschen, das ein Stern bei seinem Fusionsgeschäft erzeugt. Das Studium dieser Wellen heißt Asteroseismologie .
Abbildung der Raumsonde Kepler. Keplers Mission ist beendet, aber alle gefundenen Exoplaneten müssen noch in Folgebeobachtungen bestätigt werden. (NASA/Kepler-Mission/Wendy Stenzel)
Die Grundlagen der Asteroseismologie sind nicht so schwer zu verstehen. Größere Sterne erzeugen die tiefsten und tiefsten Töne, während kleinere Sterne hohe Töne erzeugen. Es ist wie bei modernen Stereolautsprechern: Subwoofer sind groß und machen die Bässe, und Hochtöner sind klein und machen die hohen Töne.
Als Chontos den Wirtsstern von 1658 b analysierte, war er größer als gedacht.
„Unsere neue Analyse, die nutzt stellare schallwellen in den Kepler-Daten beobachtete, um den Stern zu charakterisieren, zeigte, dass der Stern tatsächlich dreimal größer ist als bisher angenommen. Dies wiederum bedeutet, dass der Planet dreimal größer ist, was zeigt, dass Kepler-1658b tatsächlich ein heißer Jupiter ist“, sagte Chontos.
Aber das war nicht das Ende. Diese neue Analyse deutete darauf hin, dass es sich um einen tatsächlichen Planeten und nicht nur um ein falsch positives Ergebnis handelte. Aber es musste noch bestätigt werden, und das erforderte mehr Daten.
Das Konzept dieses Künstlers zeigt, wie sich einige einzelne Wellen durch einen hypothetischen Stern bewegen, der einen umkreisenden Planeten hat. Bildnachweis: Gabriel Perez Diaz/Instituto de Astrofisica de Canarias.
„Wir haben alarmiert Dave Latham (ein leitender Astronom am Smithsonian Astrophysical Observatory und Co-Autor des Artikels) und sein Team sammelten die notwendigen spektroskopische Daten um eindeutig zu zeigen, dass Kepler-1658b ein Planet ist“, sagte Dan Huber, Co-Autor und Astronom an der University of Hawaii. „Als einer der Pioniere der Exoplanetenforschung und eine Schlüsselfigur hinter der Kepler-Mission war es besonders passend, dass Dave Teil dieser Bestätigung war.“
Das neue Papier trägt den Titel „The Curious Case of KOI 4: Confirming Kepler’s First Exoplanet Detection“.
Hier sind ein paar Fakten über den Exoplaneten Kepler 1658 b und seinen Wirtsstern Kepler 1658:
- Kepler 1658 ist ein massiver Unterriese das befindet sich derzeit in einer schnellen Phase der Sternentwicklung. Wir kennen nur neun andere, die es mögen.
- Kepler 1658 ist 50 % massereicher und dreimal größer als die Sonne.
- Kepler 1658 b ist ein heißer Jupiter und mit einer Bahnentfernung von nur 0,05 astronomischen Einheiten einer der nächsten bekannten Planeten zu einem Stern dieser Art.
Kepler 1658 ist wie eine zukünftige, weiterentwickelte Version unserer Sonne. Astronomen wissen noch nicht warum, aber Sterne wie dieser werden selten von Planeten umkreist. Das 1658-System ist also wie ein Extremfall. Aber seine extreme Natur ermöglicht es Astronomen, den komplexen physikalischen Wechselwirkungen Grenzen zu setzen, die Planeten dazu bringen, sich in ihren Wirtsstern zu drehen. Dieses System sagt uns, dass diese spiralförmige Aktion viel langsamer abläuft als gedacht, und daher kann es den Mangel an Planeten um diese Sterne nicht wirklich erklären.
„Kepler-1658 ist ein perfektes Beispiel dafür, warum ein besseres Verständnis der Wirtssterne von Exoplaneten so wichtig ist“, sagte Chontos. „Es sagt uns auch, dass in den Kepler-Daten noch viele Schätze zu finden sind.“
Quellen:
- Forschungsbericht: Der seltsame Fall von KOI 4: Bestätigung von Keplers erster Exoplaneten-Erkennung
- Forschungsbericht: TrES-2: Der erste Transitplanet im Kepler-Feld
- Pressemitteilung: Erster Kandidat für einen Exoplaneten des Weltraumteleskops Kepler, zehn Jahre nach dem Start bestätigt
- Pressemitteilung: Entdeckungsalarm! Keplers erster Planet-Kandidat 10 Jahre später bestätigt
- Pressemitteilung: Symphonie der Sterne: Die Wissenschaft von stellaren Schallwellen