Данные космического телескопа Кеплер, запущенного более десяти лет назад, до сих пор помогают астрономам, изучающим планеты за пределами нашей солнечной системы, и разгадывать загадки планетных систем. Первоначально астрономы были удивлены, что Кеплер обнаружил так много экзопланет, в том числе сотни планетных систем с множеством планет, вращающихся вокруг своей звезды. Когда астрономы разработали модели, объясняющие обилие внутренних экзопланет, они столкнулись с новой загадкой: Почему Кеплер обнаружил только одну планету вокруг такого количества звезд, а не планетные системы с несколькими планетами?
В недавнем исследовании, опубликованном в The Astronomical Journal, команда астрономов построила модель населения планетных систем, которая могла бы объяснить оба этих сюрприза. Новое исследование сочетает в себе физику планетных орбит и статистическую модель, чтобы делать прогнозы, которые могут помочь астрономам в поисках дополнительных экзопланет.
Во время основной миссии Кеплер тщательно собрал огромное количество данных, измеряя количество света от более 160000 звезд два раза в час в течение более трех лет и распознавая колебания, вызванные планеты проходят транзитом перед своими звездами-хозяевами. Один из способов найти планеты — это искать периодические провалы в кривых блеска этих звезд, которые указывают на то, что планета вращается вокруг нее и каждый раз блокирует часть звездного света. Если в системе более одной планеты, и если все они проходят перед звездой, то вы увидите несколько разных провалов на разных частотах.
Астрономы ранее проанализировали данные подробного обзора Кеплера и нашли доказательства того, что большинство звезд обладали планетами размером с Нептун, вращавшихся на близких орбитах. Однако, когда астрономы подсчитали, как часто Кеплер будет обнаруживать только одну из планет, они значительно недооценили количество звезд, для которых Кеплер обнаружил одну планету. Это стало известно как дихотомия Кеплера. Чтобы объяснить это явление, некоторые астрономы предположили, что у многих звезд может быть только одна планета, вращающаяся рядом с их звездой. Другие исследования предложили два различных типа планетных систем с разной историей формирования.
Однако новая модель исследователей показывает, что более сложные корреляции в орбитальных конфигурациях многопланетных систем могут лучше объяснить данные Кеплера. Статистическая модель была вдохновлена физикой эволюции планетных систем и того, какие комбинации орбит могут оставаться стабильными в течение миллиардов лет.
Основной идей нового подхода к обработке данных является применение модели самой изученной планетарной системы — нашей. Солнечная система имеет множество планет, движущихся по орбитам почти в одной плоскости, расположенных в пределах нескольких градусов друг от друга.
Смена подхода в интерпретации данных получаемых с космического телескопа не означает, что у исследователей появится множество данных о планетах. Тем более не стоит рассчитывать на нахождение новых планет земного типа. Использование любых моделей для поиска новых планет в планетных системах, за пределами нашей собственной, похоже на поиск слабого отблеска дополнительных игл на огромных полях стогов сена, если вы знаете, сколько игл находится в каждом стоге сена и что они похожи. Статистическая модель планетарного распределения может помочь разработать стратегию проведения будущих поисков планет, чтобы найти больше экзопланет и протестировать модели распределения дополнительных планет в планетной системе.
В то время как Кеплер предоставил астрономам данные для измерения частоты появления планет размером с Землю вокруг ближайших звезд, большинство обнаруженных им планетных систем настолько далеки, что их трудно изучить в деталях. Penn State недавно построил два прецизионных спектрографа, которые будут использоваться для поиска каменистых планет вокруг ближайших звезд с использованием дополнительного метода, который обнаруживает планеты, поскольку их сила тяжести заставляет звезды слегка колебаться. Команда планирует сделать прогнозы о том, какие дополнительные исследования лучевых скоростей планет могут быть обнаружены при наблюдении звезд с одной транзитной планетой. Сравнивая эти прогнозы с фактическими данными обследований, они могут проверить свою модель и улучшить модели формирования планет.
