1284 új exobolygót talált a Kepler-űrteleszkóp, hála egy újfajta megfigyelési módszernek, ami inkább a statisztikai megfigyelésekre, mint a részletes átvizsgálásra helyezi a hangsúlyt. Így már nem lesz szükség hosszú évekig tartó megerősítésre, amelyet eddig a földi teleszkópok végeztek.

Sokkal könnyebb és gyorsabb lesz az exobolygók azonosítása a NASA Kepler-csapata által kifejlesztett új statisztikai módszer segítségével – a kutatóknak  e módszer segítségével már sikerült is 1284 új planétát felfedezniük, amelyekről a bizonyosság erejével kijelenthető: tényleg nem csak adathibák, és nem imposztorok, hanem

valódi, csillagok körül keringő bolygók.

Tudományos seprű gyűjti a bolygókat

„Korábban sokkal nehezebb és körülményesebb volt egy exobolygó azonosítása, mert gyakran évekig tartott, hogy a földi teleszkópok megfigyelései alapján biztosra mondhattuk: tényleg bolygót találtunk” – mondta el a NASA sajtótájékoztatóján Timothy Morton, a Princeton Egyetem kutatója. Amikor a Kepler felfedezett egy potenciális bolygót, nagy volt az esély, hogy "imposztort" talált – egy olyan objektumot, ami ugyanúgy elhalványítja a megfigyelt csillagot mint az exobolygó, de valójában mégsem bolygó.

A 2013-ban felfedezett exobolygó, a Kepler 62eForrás: David A. Aguilar / Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ

„Képzeljék el az exobolygókat kenyérmorzsákként. Ha néhányat ledobnak a földre, könnyű őket egyesével felvenni. De ha egy egész vödörrel öntünk ki, már szükségünk lesz egy seprűre, hogy összeszedhessük őket. Az új módszer egyfajta tudományos seprűként működik, ami képes nagy mennyiségben detektálni a bolygókat” – magyarázta Morton.

Kihullanak az imposztorok

Az új planétákat a Kepler 2009 és 2013 között gyűjtött adatai között találták, tehát olyan potenciális bolygók létezését bizonyították be, amit az űrtávcső korábban már észrevett, mint lehetséges célpont. Egészen eddig

a Kepler több mint 4500 potenciális exobolygót fedezett fel.

A most beazonosított bolygók közül kilenc a lakhatósági zónán belül esik, azaz a csillagától olyan messze kering, hogy elképzelhető lehet rajta a víz jelenléte. A kutatók azt is megállapították, hogy a Kepler által talált objektumok közül 428 több mint valószínű, hogy nem exobolygó.

A korábbi években történt exobolygó-felfedezésekForrás: Chou, Felicia - NASA

"A Kepler pályára helyezése előtt a megfigyelt exobolygók 60-70 százaléka imposztornak minősült" – mondta el Natalie Batalha, a Kepler-csapat tagja, a NASA Ames Kutatóközpont tudósa. „Amikor a Kepler missziója elindult, nagyon óvatosak voltunk, és ugyanennyi hibahatárral számoltunk. Az űrtávcső statisztikákban is gondolkodik – arra kíváncsi, hogy milyen messze kell elmennünk a galaxisunkban, hogy egy földszerű bolygóra leljünk.”

A most felfedezett bolygók mellett a kutatók arra figyelmeztetnek, hogy még így is rengeteg olyan exobolygó lehet a galaxisban, amelyet nem látunk, mert úgy kering a Földhöz képest, hogy nem tudjuk megfigyelni, ahogy áthalad a csillaga előtt.

A jövőben is használhatjuk a módszert

A Keplernek jövő októberig kell leadnia a végső felfedezési katalógust, mivel az űrtávcső küldetésének végéhez közeledik. A tudósok azonban örömmel jelentették be, hogy a jövőbeni exobolygó-kutatások is fel tudják majd használni a most felfedezett módszert. Az egész szoftver használata pár percet vesz igénybe, és bármilyen megfigyelésen végigfuttatható” – mondta el Morton. A következő cél az, hogy képesek legyünk kizárni a csillagok fényét, és regisztrálni a most megfigyelt bolygókról visszaverődő fényhullámokat, amelyek alapján meg tudjuk majd állapítani, milyen gázokból áll az atmoszférájuk, ha létezik ilyen – ennek segítségével pedig rájöhetünk, hogy lehet-e élet a felszínükön.

A most felfedezett bolygók közül a Kepler 1229b jelzésű a legígéretesebb, amely nagyjából akkora, mint a Föld, és a lakhatósági zóna közepéhez van közel - tehát nincs sem túl közel, sem túl távol, pont ideális íven kering. A Kepler 705b is komoly esélyes arra, hogy életet találhassunk rajta.

A Kepler-űrtávcső küldetése a végéhez közeledikForrás: Origo

„Amikor elindítottuk a Keplert, még nem tudtuk, hogy az exobolygók mennyire gyakoriak” – mondta Paul Hertz, a NASA washingtoni központjának kutatója, az asztrofizikai divízió elnöke. „Ma már tudjuk, hogy rengeteg csillag körül kering bolygó, ezek közül nagyon sok a lakhatósági zónában. A jövőbeli exobolygó-kutatások további ilyen planétákat fognak keresni.” A ma bejelentett exobolygók közül egyébként 550 lehet szilárd, köves felszínű.

„Megtiszteltetés volt a Kepleren dolgozni” – tette hozzá a sajtótájékoztató végén Charlie Sobeck, a K2 missziómenedzsere.

A felfedezett potenciális exobolygókForrás: Chou, Felicia - NASA

Hogyan vizsgál a Kepler?

A Kepler-űrtávcső 2009. március 7-én indult el a világűrbe, és rögtön Nap körüli, a Földet követő pályára állt, hogy a Föld ne zavarhassa a megfigyeléseiben. Mintegy kéthónapnyi tesztidő után április 8-án ledobták a távcső nyílását lezáró védőfelületet, majd másnap elkészítették az első képeket is. A szerkezet exobolygók után kutat egy előre meghatározott területen, méghozzá a Cygnus (Hattyú) és a Lyra (Lant) csillagképek határán. A távcső úgynevezett fedési módszerrel dolgozik, amely azt figyeli meg, ahogy a sötét, saját fény nélküli bolygó átvonul a csillaga előtt, így egy részét kitakarja, és lecsökkenti a fényességét. Ez a fénycsökkenés árulja el, hogy a csillag körül bolygó kering. A módszer segítségével az exobolygó méreteit is meg tudjuk állapítani, hiszen egy nagyobb objektum jobban elsötétíti a csillagát, mint egy kisebb – mindez azonban csak akkor működik, ha meg tudjuk figyelni, ahogy a planéta elhalad a csillag előtt. Ez a becslések szerint minden ezredik bolygórendszer esetében áll fent. Például a Naprendszerben a bolygók pályasíkja kb. 66 fokos szöget zár be a Galaxis síkjával. Ahhoz, hogy az elhalványodást bolygónak tudjuk be, az kell, hogy periodikusan megismétlődjön. A fényességcsökkenés függ a bolygó és a csillag sugarának hányadosától, valamint a csillag hőmérsékletétől, vagyis minél hidegebb a csillag, annál kisebb az intenzitás csökkenése.

Ezt a területet vizsgálta a Kepler négy évigForrás: Chou, Felicia - NASA

A csillag nélküli planéták

A Kepler fő feladata annak megállapítása, hogy a Tejútrendszeren belül a földszerű bolygók mennyire gyakran mozognak a lakhatósági zónán belül, ahol a földihez hasonló élet elképzelhető lehet. Az elmúlt közel 20 évben a technológiai lehetőségek bővülésével közel 5000 exobolygót (a Naprendszerünkön kívüli bolygót) sikerült felfedezni, ami igen jelentős szám. A legtöbbjük a csillagához igen közeli pályán keringő égitest. Vannak azonban olyan exobolygók is, amelyek csillag nélkül vándorolnak az univerzumban. Az ilyen planéták észlelése nagyon nehézkes, mivel szinte semmi fény sem származik tőlük, illetve központi csillag híján annak vizsgálatával sem találhatjuk meg őket. Egy tanulmány szerint az ilyen jellegű exobolygók száma jóval nagyobb lehet, mint korábban hittük, mennyiségük még a látható csillagok számát is felülmúlhatja.

Illusztráció a Kepler 452b-ről és csillagárólForrás: NASA

A NASA K2 küldetése keretében a Kepler-űrtávcső a következő három hónap során a csillagok között vándorló, központi csillag nélküli exobolygókat keresi majd. A kutatás során a galaxisunk központi régiójában található csillagok fényességében végbemenő változásokat fogják figyelni. Egy csillagközi vándorbolygó által okozott gravitációs hatás eredményeképpen ugyanis tipikusan néhány napra növekedhet meg a vizsgált csillag fénye, amikor az exobolygó éppen a Föld és a megfigyelt csillag között halad el.

A Kepler vészhelyzet üzemmódban

A Kepler egyébként már 2012-ben befejezte eredeti küldetését, 2014-ben kezdett neki a K2-missziónak. Az űrtávcső a mai bejelentés előtt is több mint 1000 exobolygót fedezett fel, köztük azt a planétát, amelyet a „Föld ikertestvérének” is neveztek: a Kepler 452b-t, amelyen tökéletesek a feltételek ahhoz, hogy élet is kialakulhasson a felszínén. A Kepler-vizsgálatok és korábbi exobolygós felfedezésekkel együtt már több mint 3200 exobolygó létezéséről tudunk. Natalie Batalha szerint nagyjából tízmilliárd olyan planéta lehet, amely lakható zónán belül kering az univerzumban.

Április elején egyébként a távcső okozott némi kavarodást, mivel hirtelen vészhelyzet üzemmódba váltott át, a NASA Kepler-csapatának pedig fogalma sem volt,  hogy  miért. A szonda eddig hét évet töltött a világűrben, ez volt az első eset, hogy valami baj volt vele. Április 11-re azonban sikerült visszahozni a vészhelyzeti üzemmódból, antennáját a Föld felé irányították, és sikeresen letöltötték az elmúlt időszak adatait elemzés céljából.

A jelenlegi és jövőbeni exobolygó-missziókForrás: NASA

Jön a következő nagykutya, a TESS és a James Webb

A Kepleren most használt technikát fogja használni a felfedezések során a TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, Elhaladó Exobolygókat Kutató Műhold) is, amely a jelenlegi információk szerint 2018 júniusában indul majd útjára. Az a különbség a két műszer között, hogy míg a Kepler négy évig a világűr egy adott, fix részét tanulmányozta, addig

a TESS közeli csillagokat fog vizsgálni, mindegyiket csupán 30 napig. A James Webb-űrtávcső (JWST) is hasznosítani fogja a Kepler szoftverét, amelyet szintén 2018-ban fognak felbocsátani, és ugyanígy hasznot húzhat belőle a 2020-as évek közepére tervezett WFIRST (Wide-Field Infrared Survey Telescope, Nagylátóterű Infravörös Felmérőteleszkóp) is. Az exobolygók kutatása még korántsem lezárt téma, sőt, valójában ez a jövő, ha szeretnénk a Földön kívül is életet találni az univerzumban.