Mehr als 1200 neue Planeten in Kepler-Daten mit neuer Technik bestätigt
Wissenschaftler von der Universität Princeton und der NASA haben bestätigt, dass 1284 Objekte, die vom Weltraumteleskop Kepler außerhalb unseres eigenen Sonnensystems beobachtet wurden, tatsächlich Planeten sind. Dies berichtete das Astrophysical Journal am 10. Mai. Es ist dies die größte einzelne Ankündigung neuer Planeten bisher. Damit hat sich die Zahl der von Kepler bestätigten Planeten auf mehr als 2300 erhöht.
Die Entdeckung geschah mit einer Technik die in Princeton entwickelt wurde und die es den Wissenschaftlern ermöglichte, effizient Tausende von Signalen die von Kepler stammen zu identifizieren und zu bestimmen, ob sie von Planeten verursacht werden oder ob sie von Sternen stammen. Diese automatisierte Technik – implementiert in einem öffentlich zugänglichen kundenfreundlichen Software-Paket namens Vespa – berechnet die Chancen, ob das Signal tatsächlich von einem Planeten verursacht wird oder nicht.
Die Forscher verwendeten die Zuverlässigkeitswerte von Vespa für über 7 000 Signale, die im aktuellen Kepler-Katalog identifiziert wurden und konnten mit 99-prozentiger Sicherheit 1284 Planeten finden. Unabhängig davon wurden 651 zusätzliche Planeten-Signale überprüft, die bereits als Planeten mit anderen Methoden bestätigt worden waren. Darüber hinaus identifizierten die Forscher 428 Kandidaten, die wahrscheinlich Fehlalarme sind oder wo die Signale von etwas anderem als Planeten erzeugt werden.
Timothy Morton, Hauptautor der Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Princeton entwickelte Vespa, weil die große Menge an Kepler-Daten, die seit dem Start 2009 gesammelt worden sind, mit der traditionellen Methode der Bestätigung von Planeten durch erdgebundene Folgebeobachtungen unhaltbar wurde, sagte er.
„Vespa ist der Höhepunkt einer Änderung, wie wir mit diesen großen Datenmengen umgehen“ sagte Morton. „Das neue Problem das Kepler geschaffen hat ist, dass wir jetzt Tausende von neuen Planetenkandidaten haben. Die Astronomen wussten, dass sie nicht bei allen in traditioneller Weise Folgebeobachtungen machen konnten, aber es gab nichts um dies zu ersetzen. Dieses Ergebnis gibt nun eine Reihe von exakten Zahlen an, bei denen es wahrscheinlich ist, dass jeder der entdeckten Objekte ein Planet ist.“
Kepler, der die Datenerhebung für seine primäre Mission im Jahr 2013 beendete, betrieb die genaue Helligkeitsmessung bei vielen Sternen gleichzeitig. Der Satellit suchte nach Sternen, die regelmäßige und subtile Helligkeitsschwankungen aufzeigen, was darauf hinweist, dass ein umkreisender Planet vor dem Stern vorbei geht.
Allerdings können einige Szenarien den Transit eines Planeten imitieren, wie zwei Sterne die einander umkreisen und dadurch ein falsches positives Signal liefern. Die Unterscheidung zwischen echten Planeten und Fehlalarmen sind eine zentrale Herausforderung bei die Untersuchung eines jeden Planeten-Transits, sagte Morton.
Joshua Winn, außerordentlicher Professor für Physik am MIT und ehemaliges Mitglied des Kepler-Teams, sagte, effiziente Methoden zur Bestätigung von Planeten-Entdeckungen bekommen eine immer entscheidendere Bedeutung bei den Plänen der NASA, so dass in Zukunft mehr Weltraumteleskope, wie der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) gestartet werden, von denen erwartet wird, dass sie Zehntausende von Exoplaneten finden.
Der one-by-one Bestätigungsprozess der Kepler-Daten ist ein Hindernis für die Wissenschaftler, wenn in den Daten so viele Entdeckungen warten, sagte Winn, der stellvertretende wissenschaftliche Direktor von TESS.
„Die Datenrate von TESS wird sogar noch höher sein als die von Kepler, so dass es sogar noch wichtiger wird, vertrauenswürdige Algorithmen zu haben um die Chancen zu berechnen, dass ein bestimmtes Signal von einem Planeten entsteht und nicht von einem „Schwindler“, sagte Winn, der an der Vespa Forschung zwar nicht beteiligt, aber mit ihr vertraut ist.
„Morton und seine Kollegen haben ein automatisiertes und wirksames Mittel zur Beurteilung der Wahrscheinlichkeit zur Verfügung gestellt, das ein bestimmtes Signal von einem Planeten stammt“, sagte er. „Es ist genau das, was die Exoplaneten - Gemeinschaft braucht, um sozusagen echtes Gold von Fälschungen zu unterscheiden.
Die Vespa-Technik funktioniert durch den Vergleich von Details in einem Signal eines passierenden Planeten, insbesondere seine Dauer, Tiefe und Form – gegen simulierte Planetensignale und falsche positive Signal um anzuzeigen, welche Art von Signal der Kandidat am wahrscheinlichsten ist. Zur gleichen Zeit werden Faktoren von Vespa in der projizierten Verteilung und Häufigkeit von Sterntypen in der Galaxie von der das Signal stammt überprüft, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, ob ein Planet mit den analysierten Merkmalen existieren könnte.
Vespa wurde entwickelt, um die interne Überprüfung von Kepler-Daten zu ergänzen, sagte Morton. Ein Signal in den rohen Kepler-Daten, das einen Planeten-Kandidaten nach einer Reihe von Tests innerhalb der Datenverarbeitungspipeline als Planeten bezeichnet, soll auch so viele „Schwindler“ wie möglich aussortieren. In der Tat wurden schon mehr als 3000 Signale aus dem aktuellen Katalog als Fehlalarme identifiziert, noch bevor Morton die jüngste Vespa-Analyse anwendete. Vespa ist eher geeignet eine interne Entscheidung zu fällen, ob ein Signal von einem kleinen Planeten kommt, aufgrund deren Häufigkeit und eindeutigem Signal, sagte Morton.
„Wenn wir ein Signal haben das alle diese Tests besteht, dann ist es wahrscheinlich ein Planet“ sagte Morton. „Wir wissen, kleine Planeten sind weit verbreitet, so dass, wenn Kepler ein Signal entdeckt das nach einem kleinen Planeten aussieht und es besteht alle strengen internen Überprüfungen, es eher ein Planet ist als ein falsches positives Signal, weil es schwer ist, dieses Signal mit irgendetwas anderem zu imitieren.“
Auf der anderen Seite, wenn ein Kandidat die Eigenschaften eines jupitergroßen Planeten hat, ist es für Vesta schwerer zu überprüfen, ob es ein Planet ist. Ein solches Signal könnte sehr wohl von etwas anderem ausgehen, wegen der relativen Seltenheit von Planeten in der Größe von Jupiter, sagte Morton. Eine Reihe von Planeten-Kandidaten sind drei- bis viermal so groß wie Jupiter was bedeutet, dass Kepler höchstwahrscheinlich ein Doppelsternsystem gefunden hat, bei dem ein Stern gerade den Schwesterstern aus unserer Sichtlinie passierte.
„Es ist einfacher, etwas das so groß wie Jupiter ist zu imitieren“ sagte Morton. „Und da wir wissen, dass so große Planeten weniger verbreitet sind, ist die Wahrscheinlichkeit relativ gering, dass das Signal tatsächlich von einem jupitergroßen Planeten stammt.“
14. Mai 2016/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
