Ved hjælp af data fra Kepler-rumteleskopet har en international gruppe af astronomer opdaget det ældste kendte planetariske system i galaksen - et 11 milliarder år gammelt system med fem stenede planeter, der alle er mindre end Jorden. Holdet siger, at denne opdagelse antyder, at planeter i jordstørrelse har dannet sig gennem det meste af Universets 13,8-milliarder år lange historie, hvilket øger muligheden for at eksistere et gammelt liv - og et potentielt avanceret intelligent liv - i vores galakse.
"Det faktum, at der allerede var dannet klippeformede planeter i galaksen for 11 milliarder år siden, tyder på, at beboelige jordlignende planeter sandsynligvis har eksisteret i meget lang tid, meget længere end vores solsystemers alder," sagde Dr. Travis Metcalfe, Seniorforskningsforsker Space Science Institute, som var en del af teamet, der brugte den unikke metode til asteroseismologi til at bestemme stjernens alder.
Stjernen, kaldet Kepler-444, er omkring 25 procent mindre end vores sol og er 117 lysår fra Jorden. Systemet med fem kendte planeter er meget kompakt, og alle fem planeter kredser rundt om moderstjernen på mindre end 10 dage, eller inden for 0:08 AU, omtrent en femtedel af størrelsen på Mercurys bane.
"Stjernen er lidt køligere end Solen (ca. 5000 K ved overfladen sammenlignet med 5800 K)," sagde Metcalfe til Space Magazine, "men planeterne i dette system forventes stadig at være meget bestrålede og uvurderlige i livet," med lidt til ingen atmosfærer.
Holdet skrev i deres papir, at systemets beboelige zone ligger 0:47 AU fra den overordnede stjerne, og så alle planeter kredser godt indvendigt til den inderste kant af Kepler-444's 'Goldilocks zone'.
Holdet blev ledet af Tiago Campante, en stipendiat ved University of Birmingham i England.
Planeterne blev fundet ved at analysere fire års Kepler-data, da rumfartøjet havde næsten kontinuerlige observationer af Kepler-444 under Keplers aktive mission. Rumteleskopet foretog målinger med høj præcision af ændringer i lysstyrke i stjerner inden for dets synsfelt. Der er små ændringer i lysstyrke, når planeter passerer foran deres stjerner.
Transitsignaler indikerede fem planeter, der kredsede rundt om Kepler-444, selvom denne stjerne har en binær ledsager, en M-dværg, og det var en kedelig proces at drille alle data for at bestemme, hvad der var planeter og ikke andre stjerner, samt hvilken stjerne planeterne kredsløb.
Metcalfe sagde, at jobbet med at ”validere” planeterne ved at udelukke alle de andre mulige ”falske positive” scenarier altid er en stor udfordring for Kepler-mål.
Men asteroseismologi blev brugt til direkte at måle stjernens nøjagtige alder. Asteroseismologi eller stjerneseismologi lytter dybest set til en stjerne ved at måle lydbølger. Lydbølgerne bevæger sig ind i stjernen og bringer information tilbage til overfladen. Bølgerne forårsager svingninger, som Kepler ser som en hurtig flimring af stjernens lysstyrke.
Hvordan kan dette hjælpe med at bestemme en stjerners alder?
”Når en stjerne ældes, omdanner den brint til helium i kernen,” sagde Metcalfe via e-mail. "Dette ændrer stjernetidens gennemsnitlige tæthed over tid, og asteroseismologi giver et meget præcist mål for middeltætheden (fra den regelmæssige afstand mellem de individuelle svingningsfrekvenser)."
Metcalfe sagde, at i dette tilfælde er usikkerheden omkring stjernens alder (og dermed planeterne, der stort set dannede sig på samme tid) kun 9%, sammenlignet med en typisk usikkerhed på 30-50% fra andre metoder baseret på rotation (gyrochronology) eller andre egenskaber ved stjernen.
Holdet bemærkede også i deres papir, at denne konstatering også kan hjælpe med til at præcisere begyndelsen på ælden med planetdannelse.
”Jeg tror, at dette system har meget at lære os om planetdannelse og den langsigtede udvikling af planetariske systemer,” sagde Darin Ragozzine, professor ved Florida Institute of Technology og et medlem af opdagelsesteamet, der er specialiseret i multitransitering systemer. "Med en alder på 11,2 milliarder år betyder det, at dette system dannedes nær begyndelsen af universets tidsalder."
Holdet skrev, at denne konstatering indebærer, at små planeter i jordstørrelse let kunne have dannet sig i tidlige epoker i universets historie, selv når metaller var mere knappe.
”Da Jorden dannede sig, var denne stjerne og dens planetariske system allerede ældre, end vores planet er i dag,” fortalte Ragozzine til Space Magazine. ”Vi ved ikke med sikkerhed, om dette system har været det samme hele tiden, men det er forbløffende at tro, at den lille indre planet er gået rundt om stjernen omkring en billion billioner!”
For at finde ud af mere om asteroseismologi, se et websted, der hedder Pale Blue Dot Project. Metcalfe lancerede en non-profit organisation, der skulle hjælpe med at skaffe forskningsmidler til Kepler Asteroseismic Science Consortium. Pale Blue Dot-projektet giver folk mulighed for at adoptere en stjerne til støtte for asteroseismologi, da der ikke er nogen NASA-finansiering til asteroseismologi.
"Meget af ekspertisen til dette findes i Europa og ikke i USA, så som en omkostningsbesparende foranstaltning outsourcede NASA denne særlige forskning til Kepler-missionen," sagde Metcalfe, "og NASA kan ikke finansiere forskere i andre lande."
Metcalfe tilføjede, at programmet "vedtage en stjerne" understøttede den asteroseismiske analyse af Kepler-444, "bestemmelse af den nøjagtige alder, der gør dette gamle planetariske system så interessant ... Denne private finansiering fra borgere over hele verden har været en uvurderlig ressource til at lette vores forskning og brændstof til fantastiske opdagelser som denne. ”
Du kan hjælpe denne forskning ved at indføre en af Kepler-stjernerne eller planetariske systemer.
Denne forskning blev offentliggjort i dag i Astrophysical Journal.
Holdets papir er titlen "Et gammelt ekstrasolært system med fem planeter under jordens størrelse."
