Teleskop Keplera odkrywa komety w innym układzie planetarnym

Dane z Kosmicznego Teleskopu Keplera pozwoliły na odkrycie sześciu egzokomet – komet spoza Układu Słonecznego, okrążających gwiazdę odległą o 800 lat świetlnych.

Należący do NASA Kosmiczny Teleskop Keplera został wyniesiony w przestrzeń kosmiczną w 2009 r. Jego głównym zadaniem jest wykonywanie fotometrii gwiazd, znajdujących się głównie w gwiazdozbiorze Łabędzia, w poszukiwaniu krótkotrwałych spadków ich jasności spowodowanych tranzytem egzoplanety. Taką technikę obserwacji nazywamy fotometrią tranzytową. W ciągu 4 lat teleskop Keplera monitorował blisko 200 tys. gwiazd, wokół których do tej pory zarejestrowano niemal 2,5 tys. tranzytujących planet. Najmniejszą odkrytą w ten sposób egzoplanetą jest Kepler-37b porównywalna wielkością do naszego Księżyca (o promieniu wynoszącym 0,27 ziemskiego), okrążająca w ciągu 13 dni podobną do Słońca gwiazdę ciągu głównego. Tym razem jednak odkrywanymi obiektami były dużo mniejsze komety o rozmiarach rzędu kilku kilometrów. Nigdy dotąd przy użyciu fotometrii tranzytowej nie udawało się rejestrować tak niewielkich ciał.

Odkrycie pierwszej egzokomety nie było łatwe. Oddalona o ok. 800 lat świetlnych młoda gwiazda KIC 3542116 ma rozmiary porównywalne do Słońca. W latach 2009-2013 była systematycznie obserwowana przez Kosmiczny Teleskop Keplera. Większość nowych egzoplanet jest wykrywanych przez specjalny program, jednak na wypadek przeoczenia przez algorytm zmian jasności wskazujących na obecność tranzytującej planety, w Internecie uruchomiono ogólnodostępny projekt poszukiwawczy Planet Hunters, w ramach którego dane z kosmicznego teleskopu zostały udostępnione online tak, aby potencjalne odkrycia mogli zgłaszać wszyscy zainteresowani internauci. Jednym z uczestników projektu jest amator astronomii Thomas Jacobs, który jako pierwszy zauważył dziwne spadki jasności na wykresie KIC 3542116. W przeciwieństwie do tranzytujących egzoplanet, powodujących spadek jasności gwiazd w kształcie litery „U”, zaraportowany przez Jacobsa wykres jasności był wyraźnie asymetryczny. Egzoplaneta przechodząca na tle gwiazdy wywołuje ostry spadek jasności do pewnego poziomu, utrzymującego się przez jakiś czas i, wraz z końcem tranzytu, równie ostry powrót do normalnej jasności gwiazdy. W tym przypadku spadek KIC 3542116 był ostry, jednak powrót do jej wcześniejszej jasności przebiegał bardziej łagodnie. Jacobs odnotował w sumie trzy takie przypadki, kolejne trzy odnalazł już poinformowany przez niego zespół koordynujący badania.

Początkowo sądzono, że taki wykres może powstać w wyniku tranzytu rozpadającej się egzoplanety, jednak nie zauważono cykliczności w pojawianiu się 6 zaobserwowanych spadków jasności. Doprowadziło to do wniosku, że czymkolwiek był tranzytujący obiekt, z pewnością musiał ulec całkowitemu rozpadowi, co wyjaśnia brak jego cyklicznych powrotów. Prawdopodobnie na swojej orbicie zbliżył się zbyt blisko do gwiazdy i całkowicie wyparował. Do tego opisu wydaje się pasować tylko jedna grupa obiektów – komety. Rozpadające się egzokomety rozciągały za sobą na tyle gęsty warkocz pyłowy, by w czasie tranzytu skutecznie zasłonić blisko promil z blasku dawanego przez macierzystą gwiazdę. Odkrycie aż sześciu tak ekstremalnych obiektów w ciągu zaledwie 4 lat obserwacji rodzi kolejne pytania. Czemu w układzie KIC 3542116 jest ich aż tak dużo? Być może odbywa się tam wielkie bombardowanie, podobne do tego, które w przeszłości odegrało ważną rolę w ewolucji Układu Słonecznego i dostarczyło wodę na powierzchnię Ziemi.  

To niespodziewane odkrycie pokazuje także, jak ważną rolę w badaniach odgrywają pasjonaci analizujący dane z misji Keplera. Do dnia dzisiejszego dzięki ich pomocy udało się dostrzec przynajmniej 10 różnych rodzajów spadków jasności, które wcześniej nie zostały oznaczone przez algorytm jako potencjalne tranzyty. Co prawda znając kształty tych wykresów, można teraz odpowiednio przeprogramować automat, jednak w dostrzeganiu kolejnych niespotykanych zjawisk nie zastąpi on percepcji ludzkiego oka.  

 

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

Ilustracja: Wizja artystyczna układu KIC 3542116 - , wykres spadku jasności "D1268" - S. Rappaport et al. (arXiv:1708.06069)