Trzy „egzoplanety” zamienione w gwiazdy

Wśród tysięcy znanych egzoplanet,[{” attribute=””>MIT astronomers flag three that are actually stars.

The first worlds beyond our solar system were discovered three decades ago. Since then, close to 5,000 exoplanets have been confirmed in our galaxy. Astronomers have detected another 5,000 planetary candidates — objects that might be planets but have yet to be confirmed. Now, the list of planets has shrunk by at least three.

In a study published on March 15, 2022, in the Astronomical Journal, MIT astronomers report that three, and potentially four, planets that were originally discovered by NASA’s Kepler Space Telescope are in fact misclassified. Instead, these suspected planets are likely small stars.

The team used updated measurements of planet-hosting stars to double-check the size of the planets, and identified three that are simply too big to be planets. With new and better estimates of stellar properties, the researchers found that the three objects, which are known as Kepler-854b, Kepler-840b, and Kepler-699b, are now estimated to be between two and four times the size of Jupiter.

“Most exoplanets are Jupiter-sized or much smaller. Twice [the size of] Jupiter już jest podejrzliwy. „Większa niż ta nie mogła być planetą i właśnie to odkryliśmy” – mówi pierwszy autor badania, Prajwal Niraula, absolwent Wydziału Nauk o Ziemi, Atmosfery i Planetarnej na MIT.

Czwarta planeta, Kepler-747b, jest około 1,8 razy większa od Jowisza, co jest porównywalne z największą z potwierdzonych planet. Jednak Kepler-747b jest stosunkowo daleko od swojej gwiazdy, a ilość światła, które otrzymuje, jest zbyt mała, aby utrzymać planetę tej wielkości. Zespół doszedł do wniosku, że stan Keplera 747b jest wątpliwy, ale nie do końca nieprawdopodobny.

„Ogólnie rzecz biorąc, te badania uzupełniają aktualną listę planet” – mówi autor badania Avi Shporer, naukowiec z Instytutu Astrofizyki i Badań Kosmicznych im. Kavli w MIT. Ludzie polegają na tej liście, aby zbadać populację planety jako całości. Jeśli używasz próbki z kilkoma intruzami, wyniki mogą być niedokładne. Dlatego ważne jest, aby lista planet nie była zanieczyszczona”.

Wśród współautorów badania są również Ian Wong, członek NASA podoktorancki w NASA Goddard Space Flight Center oraz profesor nadzwyczajny MIT Julian De Wit.

Doskonałe aktualizacje

Wyeliminowanie planetarnych oszustów nie było początkowym celem zespołu. Niraula pierwotnie miała szukać systemów z oznakami deformacji pływowych.

„Jeśli masz dwa ciała, które są blisko siebie, przyciąganie jednego spowoduje, że drugie będzie miało kształt jajka lub elipsoidy, co daje wyobrażenie o tym, jak potężny jest ten towarzysz” – wyjaśnia Niraula. „Możesz więc określić, czy jest to system gwiezdny, czy planeta gwiezdna, na podstawie tych chmur pływowych”.

Przeglądając katalog Keplera, znalazł sygnał z Kepler-854b, który wydawał się zbyt duży, aby był prawdziwy.

„Nagle mieliśmy system, w którym zobaczyliśmy ten eliptyczny sygnał, który był ogromny, i od razu wiedzieliśmy, że nie może pochodzić z planety” – mówi Sporer. „Wtedy pomyśleliśmy, że coś się nie zgadza”.

Następnie zespół ponownie przyjrzał się zarówno gwieździe, jak i kandydatce na planetę. Podobnie jak w przypadku wszystkich planet odkrytych przez Keplera, Kepler-854b był obserwowany poprzez odkrycie tranzytów – okresowego zaniku światła gwiazd, który wskazuje na możliwość przejścia planety przed swoją gwiazdą. Głębokość tej kropli reprezentuje stosunek wielkości planety do wielkości jej gwiazdy. Astronomowie mogą obliczyć wielkość planety na podstawie tego, co wiedzą o wielkości gwiazdy. Jednak wraz z odkryciem Kepler-854b w 2016 r. jego wielkość została oparta na szacunkach gwiazdowych, które były mniej dokładne niż obecnie.

Obecnie najdokładniejsze pomiary gwiazd pochodzą z misji Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej, obserwatorium kosmicznego zaprojektowanego do dokładnego pomiaru właściwości i trajektorii gwiazd na mapie świata.[{” attribute=””>Milky Way. In 2016, Gaia’s measurements of Kepler-854 were not yet available. Given the stellar information that was available, the object seemed to be a plausible-sized planet. But Niraula found that with Gaia’s improved estimates, Kepler-854b turned out to be much larger, at three times the size of Jupiter.

“There’s no way the universe can make a planet of that size,” Shporer says. “It just doesn’t exist.”

Tiny corrections

The team confirmed that Kepler-854b was a planetary “false positive” — not a planet at all, but instead, a small star orbiting a larger host star. Then they wondered: Could there be more?

Niraula searched through the Kepler catalog’s more than 2,000 planets, this time for significant updates to the size of stars provided by Gaia. He ultimately discovered three stars whose sizes significantly changed based on Gaia’s improved measurements. From these estimates, the team recalculated the size of the planets orbiting each star, and found them to be about two to four times Jupiter’s size.

“That was a very big flag,” Niraula says. “We now have three objects that are now not planets, and the fourth is likely not a planet.”

Going forward, the team anticipates that there won’t be many more such corrections to existing exoplanet catalogs.

“This is a tiny correction,” Shporer says. “It comes from the better understanding of stars, which is only improving all the time. So, the chances of a star’s radius being so incorrect are much smaller. These misclassifications are not going to happen many times more.”

Reference: “Revisiting Kepler Transiting Systems: Unvetting Planets and Constraining Relationships among Harmonics in Phase Curves” by Prajwal Niraula, Avi Shporer, Ian Wong and Julien de Wit, 15 March 2022, Astronomical Journal.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac4f64

This research was supported in part by NASA.