Kepler-rumobservatoriet har fundet nogle interessante fund, siden det startede sin mission tilbage i marts 2009. Kepler- og K2-missionerne har i det hele taget fundet i alt 5.106 planetkandidater og bekræftet eksistensen af 2.493 planeter.
Et af de seneste fund, der er gjort ved hjælp af Kepler, er EPIC 228813918 b, en jordbunden (dvs. klippet) planet, der kredser om en rød dværgstjerne omkring 264 til 355 lysår fra Jorden. Denne opdagelse rejser nogle interessante spørgsmål, da det er anden gang, at en planet med en ultrakort orbitalperiode - den afslutter en enkelt bane på kun 4 timer og 20 minutter - er fundet, der kredser om en rød dværgstjerne.
Undersøgelsen, der for nylig blev offentliggjort online, blev foretaget af et internationalt team af videnskabsmænd, der kommer fra institutioner lige fra Massachusetts Institute of Technology (MIT), California Institute of Technology (Caltech), Tokyo Institute of Technology og Institute af Astrofysik på De Kanariske Øer (IAC) til observatorier og universiteter fra hele verden.
Som teamet indikerede i deres undersøgelse, blev detekteringen af denne exoplanet foretaget takket være data indsamlet af adskillige instrumenter. Dette omfattede spektrografiske data fra det 8,2-m Subaru-teleskop og 10 m-Keck I-teleskopet (som begge er placeret på Mauna Kea, Hawaii) og det nordiske optiske teleskop (NOT) ved Roque de los Muchachos-observatoriet i La Palma, Spanien.
Dette blev kombineret med spejlafbildning fra 3,5 m WIYN-teleskopet ved Kitt Peak National Observatory i Arizona, fotometri fra NASAs K2-mission og arkivinformation om stjernen, der går tilbage over 60 år. Efter at have fjernet andre mulige forklaringer - såsom en formørkelse binær (EB) - bekræftede de ikke kun planetens orbitalperiode, men gav også begrænsninger for dens masse og størrelse. Som de skrev:
”Ved hjælp af en kombination af arkivbilleder, AO-billeddannelse, RV-målinger og lyskurvemodellering viser vi at intet plausibelt formørkende binært scenario kan forklare K2-lyskurven og således bekræfte systemets planetariske natur. Planeten, hvis radius vi bestemmer at er 0,89 ± 0,09 [Jordradier], og som skal have en jernmassefraktion, der er større end 0,45, kredser rundt om en stjerne med masse 0,463 ± 0,052 M og radius 0,442 ± 0,044 R. ”
Denne orbitalperiode - fire timer og 20 minutter - er den anden korteste af enhver exoplanet, der er opdaget til dato, og er kun 4 minutter længere end KOI 1843.03, som også kredser om en M-type (rød dværg) stjerne. Det er også det seneste i en lang række exoplaneter, der for nylig er opdaget, der afslutter en enkelt bane om deres stjerner på mindre end en dag. Planeter, der tilhører denne gruppe, er kendt som ultra-kort-periode (USP) planeter, hvoraf Kepler har fundet i alt 106.
Det, der måske er mest overraskende ved dette fund, er, hvor massivt det er. Selvom de ikke målte planetens masse direkte, tyder deres begrænsninger på, at eksoplaneten har en øvre massegrænse på 0,7 Jupiter-masser - hvilket fungerer til over 222 jordmasser. Og alligevel klarer planeten at pakke denne gasgigantlignende masse ind i en radius, der er 0,80 til 0,98 gange Jordens.
Årsagen til dette har de at gøre med planetens tilsyneladende sammensætning, som er særlig metalrig:
”Dette fører til en begrænsning af sammensætningen under forudsætning af en jernkerne og en silikatmantel. Vi bestemmer den mindste jernmassefraktion til at være 0,525 ± 0,075 (jf. 0,7 for KOI 1843,03), som er større end Jorden, Venus eller Mars, men mindre end Mercury (ca. 0,38, 0,35, 0,26 og 0,68, henholdsvis; Reynolds & Summers 1969). ”
I sidste ende er opdagelsen af denne planet vigtig af flere grunde. På den ene side indikerede teamet, at de begrænsninger, deres undersøgelse placeret på planetens sammensætning, kunne vise sig at være nyttige til at hjælpe med at forstå, hvordan vores egne solplaneter blev.
”Opdagelse og karakterisering af ekstreme systemer, såsom USP-planeter som EPIC 228813918 b, er vigtig, da de tilbyder begrænsninger for teorier om planetdannelse,” konkluderer de. ”Desuden tillader de os at begynde at begrænse deres indre struktur - og potentielt også planeterne til længere tid, hvis de viser sig at være en enkelt population af objekter.”
På den anden side rejser undersøgelsen nogle interessante spørgsmål om USP-planeter - for eksempel hvorfor de to korteste perioder blev fundet i bane rundt om røde dværgstjerner. En mulig forklaring, hævder de, er, at planer i kort periode kunne have længere levetid omkring M-dværge, da deres orbitalfald ville sandsynligvis være meget langsommere. De er dog hurtige til at advare mod at komme med foreløbige konklusioner, inden der foretages mere forskning.
I fremtiden håber teamet at udføre målinger af planetens masse ved hjælp af metoden med radial hastighed. Dette vil sandsynligvis involvere en næste generation af højopløsningsspektrograf, som det infrarøde dopplerinstrument (IFD) -instrumentet eller CARMENES-instrumentet - som i øjeblikket er ved at blive bygget til henholdsvis Subaru-teleskopet og Calar Alto-observatoriet til at hjælpe i jagt på exoplaneter omkring røde dværgstjerner.
Én ting er dog klar. Dette seneste fund er bare en anden indikation af, at røde dværgstjerner er, hvor eksoplanetjægere bliver nødt til at fokusere deres indsats i de kommende år og årtier. Disse stjerner med lav masse, ultra-cool og lav-lysstyrke er der, hvor der gøres nogle af de mest interessante og ekstreme fund. Og hvad vi kan lære ved at studere dem, lover at være dybtgående!
