Joulukuu 2011 jää historiaan, kun ihmiskunta pystyi ensimmäistä kertaa havaitsemaan Maan kokoisen planeetan toisen Auringon kaltaisen tähden ympäriltä, sanoi Harvard-Smithsonianin astrofysiikan keskuksen tähtitieteilijä Francois Fressin. Fressin ja hänen tiiminsä käyttivät Keplerin planeettoja etsivää avaruusalusta löytääkseen kaksi kivistä maailmaa - toinen vain hieman Maata suurempi ja toinen hieman pienempi kuin Venus.
Kaksi planeettaa, nimeltään Kepler-20e ja 20f, ovat pienimmät tähän mennessä löydetyt planeetat. Niiden halkaisija on 11 000 km (6 900 mailia) ja 13 190 km (8 200 mailia), mikä vastaa 0,87 ja 1,03 kertaa Maata. Tähtitieteilijät odottavat näiden maailmojen olevan kivisiä, joten niiden massojen tulisi olla alle 1,7 ja 3 kertaa Maan massoja.
Nämä kaksi maailmaa ovat osa usean planeetan järjestelmää, jossa on viisi planeettaa saman tähden ympärillä, ja ne sijaitsevat noin 1 000 valovuoden päässä Lyyran tähdistössä. 'Ihmiset voivat osoittaa tälle alueelle taivaalla ja sanoa, että tästä alkoi eksomaan aikakausi', Fressin sanoi ja lisäsi, että kaksi kivistä maailmaa ovat liian lähellä tähteään - ja siten liian kuumia - ollakseen asumiskelpoisia.
Taiteilijan käsite Kepler-20e:stä, joka on yksi Kepler-avaruusaluksen löytämistä kahdesta Maan kokoisesta planeettasta. Kiitos: NASA/Ames/JPL-Caltech
Kepler-20e kiertää 6,1 päivän välein 4,7 miljoonan mailin etäisyydellä. Kepler-20f kiertää 19,6 päivän välein 10,3 miljoonan mailin etäisyydellä. Tiukkojen kiertoratojensa ansiosta ne kuumennetaan 760 celsiusasteen (1400 Fahrenheit-asteen) ja 426 C:n (800 asteen F.) lämpötiloihin.
Aurinkokunta, jossa nämä planeetat ovat olemassa, on melko epätavallinen, jossa kivi- ja kaasuplaneetat vuorottelevat paikoissaan sen sijaan, että ne olisi jaettu ryhmiin kuten omassa aurinkokunnassamme.
Ensimmäinen planeetta on Neptunuksen kaltainen maailma; sitten ensimmäinen kiviplaneetta, Kepler 20e; seuraava on toinen Neptunuksen maailma; seuraava on seuraava kivinen maailma 20f ja sitten toinen Neptunusta muistuttava kaasuplaneetta.
'Joten iso, pieni, iso, pieni, iso - mikä on erilaista kuin mikään muu järjestelmä tähän mennessä', sanoi David Charbonneau Harvardin yliopistosta. ”Olimme yllättyneitä, kun löysimme tämän kääntyvien planeettojen järjestelmän. Se on hyvin erilainen kuin aurinkokuntamme.'
Lisäksi kaikki planeetat ovat hyvin tiiviitä, ja ne sijaitsevat Merkuriuksen kiertoradalla aurinkomme ympärillä.
Tämä epätavallinen vuorottelevien planeettojen järjestelmä ei ehkä ole ollenkaan epätavallinen, koska otoksemme aurinkokunnista on vielä suhteellisen pieni.
'Tämä on todella ongelma yhteisöllemme selittää', sanoi Linda Elkins-Tanton, Carnegie Institute for Science -laitoksen maanpäällisen magnetismin osaston johtaja Washingtonissa vastauksena Universe Today -lehden kysymykseen tällaisen järjestelmän dynamiikasta. 'Haastamme todella yhteisön syyn vuoksi, miksi tämä tapahtui, ja voi hyvinkin olla, että aurinkokuntamme voi olla vähemmistössä.'
Taiteilijan käsite Kepler-20f. Kiitos: NASA/Ames/JPL-Caltech
Tähtitieteilijät eivät usko Kepler-20:n planeettojen muodostuneen nykyiselle paikalleen. Sen sijaan niiden on täytynyt muodostua kauemmaksi tähdestään ja sitten siirtyä sisäänpäin, luultavasti vuorovaikutuksen kautta materiaalikiekon kanssa, josta ne kaikki muodostuivat. Tämän ansiosta maailmat pystyivät säilyttämään säännöllisen välinsä vaihtelevista koosta huolimatta.
'Uskomme, että ne muuttivat, koska emme voi kuvitella kaikkea tätä tavaraa niin lähellä tähteä, missä on lämmintä ja vain osa materiaalista on kiinteässä muodossa', Charbonneau kertoi Universe Todaylle. 'Uskomme, että Neptunuksen kaltaisen maailman syntymäpaikka on kauempana tähdestä, ja sitten ajan myötä planeetat vaeltavat sisään. Ei olisi yllättynyt, jos näemme lisää tämän kaltaisia järjestelmiä tutkiessamme.'
Kepler-projektin tutkija Nick Gautier kysyi, milloin Kepler-tiimi saattaa löytää 'molempien maailmojen parhaan' planeetan - sellaisen, joka on oikean kokoinen ja oikeassa paikassa asuttavaksi, hän sanoi, että he saattavat löytää sellaisen seuraavan vuoden tai kahden sisällä, mutta Kepler-tehtävä saattaa tarvita laajennuksen varmistaakseen eksoplaneettojen Pyhän Graalin löytämisen – sellaisen, joka on aivan kuin Maa.
Kepler tunnistaa 'kiinnostavat kohteet' etsimällä tähtiä, jotka himmenevät hieman, mikä voi tapahtua, kun planeetta ylittää tähden. Vahvistaakseen kulkevan planeetan tähtitieteilijät etsivät tähden huojuvan, kun sen kiertävä kumppani vetää sitä gravitaatiovoimalla (menetelmä tunnetaan radiaalinopeudella).
Säteittäinen nopeussignaali planeetoille, jotka painavat yhdestä muutamaan Maan massaa, on liian pieni havaittavaksi nykytekniikalla. Siksi muita tekniikoita on käytettävä vahvistamaan, että kiinnostava kohde on todella planeetta.
Useat tilanteet voivat jäljitellä kulkevan planeetan himmenemistä. Esimerkiksi pimentävä kaksoistähtijärjestelmä, jonka valo sekoittuu Kepler-20-tähden kanssa, loisi samanlaisen signaalin. Sellaisten huijareiden sulkemiseksi pois tiimi simuloi miljoonia mahdollisia skenaarioita Blenderillä – CfA:n Fressin ja Willie Torresin kehittämillä mukautetuilla ohjelmistoilla. He päättelivät, että todennäköisyys kannattaa vahvasti sitä, että Kepler-20e ja 20f ovat planeettoja.
Fressin ja Torres käyttivät myös Blenderia vahvistaakseen Kepler-22b:n, planeetan olemassaolon tähtensä asuttavalla vyöhykkeellä, jonka NASA ilmoitti aiemmin tässä kuussa. Se maailma oli kuitenkin paljon suurempi kuin Maa.
'Nämä uudet planeetat ovat huomattavasti pienempiä kuin mikään tähän mennessä Auringon kaltaista tähteä kiertävä planeetta', Fressin lisäsi.
Lisälukemista varten: