Cientistas da Universidade de Princeton e da NASA confirmaram que 1.284 objetos observados fora do sistema solar da Terra pela sonda Kepler da NASA são realmente planetas. Relatado no The Astrophysical Journal em 10 de maio, é o maior anúncio único de novos planetas até agora e mais do que duplica o número de planetas confirmados descobertos pelo Kepler, até agora a mais de 2.300.
descoberta dos pesquisadores depende de uma técnica desenvolvida na Universidade de Princeton, que permite aos cientistas analisar com eficiência milhares de sinais Kepler identificou para determinar quais têm mais probabilidade de ser causada por planetas e que são causadas por objetos não-planetários tais como estrelas. Esta técnica automatizado - implementado em um pacote de software personalizado disponível publicamente chamado Vespa - calcula as chances de que o sinal é de fato causado por um planeta.
Os pesquisadores usaram Vespa para calcular os valores de confiabilidade para mais de 7.000 sinais identificados no último catálogo Kepler, e verificou os 1.284 planetas com 99 por cento de certeza. Eles também verificadas de forma independente mais de 700 sinais de planeta adicionais que já tinham sido confirmados como planetas por outros métodos. Além disso, os pesquisadores identificaram 428 candidatos como prováveis "falsos positivos", ou sinais gerados por algo diferente de um planeta.
Timothy Morton, principal autor do estudo e um Princeton pesquisadora associado de ciências astrofísicos, desenvolvido Vespa porque a grande quantidade de dados Kepler reuniu desde o seu lançamento 2009 fez com que o método tradicional de confirmar planetas através da observação de acompanhamento terrestre directo insustentável, disse ele. observações de acompanhamento de dados de Kepler tinha confirmado um pouco mais de mil planetas antes do anúncio Princeton-NASA.
"Vespa é o culminar de uma mudança de atitude sobre como lidamos com essas pesquisas de grande dados", disse Morton. "Este novo problema Kepler criado é que agora temos milhares de novos candidatos a planetas. Astrónomos sabiam que não poderia acompanhar tudo isso da maneira tradicional, mas não havia nada para substituí-lo. Este resultado coloca agora uma série sobre exatamente como provável é que cada objeto detectado é um planeta ".
Kepler, que terminou a coleta de dados para a sua missão primária em 2013, operado pela medir com precisão o brilho de muitas estrelas simultaneamente. O satélite olhou para as estrelas que apresentaram escurecimento sutil e regular, o que indica que um planeta em órbita está passando em frente, ou em trânsito, essa estrela.
No entanto, alguns cenários pode imitar a assinatura de um planeta em trânsito, tais como duas estrelas que orbitam entre si, e fornecer um sinal falso positivo. A distinção entre os verdadeiros planetas e falsos positivos é um dos desafios centrais para qualquer pesquisa planeta em trânsito, disse Morton.
Joshua Winn, um professor associado de física no Instituto de Tecnologia e ex-membro da equipe de Kepler Massachusetts, disse que os métodos eficientes para confirmar planetas vai se tornar mais importante como os planos da NASA e lança mais telescópios espaciais, como o transito Exoplanet Levantamento por satélite ( TESS), que é esperado para encontrar dezenas de milhares de exoplanetas.
O processo de confirmação, um por um dos dados de Kepler tem sido um obstáculo para os cientistas que fazem como muitas descobertas a partir dos dados como eles poderiam ter, disse Winn, que é o diretor da ciência adjunto do TESS.
"A taxa de dados a partir de [TESS] será ainda maior do que a de Kepler, o que torna ainda mais importante ter algoritmos de confiança para calcular a probabilidade de que um dado sinal realmente surge de um planeta em oposição a um" impostor ", disse Winn , que está familiarizado com a pesquisa Vespa, mas não teve nenhum papel nele.
"Morton e seus colegas têm proporcionado um meio automatizados e eficazes de avaliar a probabilidade de que um dado sinal surge de um planeta", disse ele. "É exatamente o que a comunidade exoplaneta precisa dizer o verdadeiro ouro além das falsificações."
Uma nova técnica de validação estatística abaixo permite aos pesquisadores quantificar a probabilidade de que qualquer sinal de candidato dada é na verdade causado por um planeta, sem a necessidade de quaisquer observações de acompanhamento. Esta técnica utiliza dois tipos diferentes de simulations-- ambas as simulações das formas detalhadas de sinais de trânsito causados por ambos os planetas e objetos, como uma estrela, que aparece como planetas (diagrama à esquerda), e também simulações de como comum impostores se espera que sejam na Via Láctea (diagrama da direita). A combinação destes dois tipos diferentes de informações dá aos cientistas uma pontuação confiabilidade entre zero e um para cada candidato. Candidatos com confiabilidade superior a 99 por cento são chamadas de "planetas validados."
A técnica Vespa trabalha comparando os detalhes de um sinal de trânsito planeta - mais especificamente a sua duração, profundidade e forma - contra sinais positivos planetários e falsos simulados para indicar o tipo de sinal o candidato mais provável é. Ao mesmo tempo, os factores Vespa na distribuição projectado e frequência de tipos de estrela na Galaxy a partir do qual o sinal originado para determinar a probabilidade de que um planeta com as características que estão sendo analisados existiriam.
O gráfico de pizza ilustra os resultados de uma análise estatística realizada em 4,302 planetas em potencial de julho 2015 catálogo planeta candidato da missão Kepler. Para 1.284 dos candidatos (laranja), a probabilidade de ser um planeta é maior do que 99 por cento - o mínimo necessário para ganhar o status de um adicionais 1.327 candidatos (cinza escuro) são mais propensos do que para não ser planetas reais "planeta". , mas eles não cumprem o limite de 99 por cento e vai exigir estudos adicionais. Os 707 candidatos restantes (cinza claro) são mais propensos a ser alguns outros fenômenos astrofísicos. Esta análise também revalidado 984 candidatos (azul) que tenham sido previamente verificados por outras técnicas.
Vespa foi projetado para complementar a habilitação interna dos dados Kepler, disse Morton. Um sinal a partir dos dados em bruto Kepler é designado um candidato planeta após uma série de testes dentro do oleoduto de processamento de dados que se destinam a eliminar tantos imposters quanto possível. Estes procedimentos descartar uma grande porção de falsos positivos, disse Morton. Na verdade, mais de 3.000 dos sinais do último catálogo já foram identificados como falsos positivos bem antes de Morton aplicou a análise recente Vespa. Vespa é mais provável que validar uma decisão interna que um sinal veio de um pequeno planeta por causa de sua freqüência e sinal inequívoco, disse Morton.
"Se você tem algo que passa todos os testes, então é provável que seja um planeta", disse Morton. "Nós sabemos que planetas pequenos são comuns, por isso, se Kepler vê um pequeno-olhando planeta candidato e passa ao processo de depuração interna estrita, é mais provável que seja um planeta do que um falso positivo, porque é difícil para imitar o sinal com qualquer outra coisa."
Por outro lado, se um candidato planeta tem as características de um planeta do tamanho de Júpiter, Vespa é menos provável para verificar-lo como um planeta.O sinal poderia muito bem emanar de outra coisa por causa da relativa raridade do tamanho de Júpiter planetas, disse Morton. Um certo número de candidatos planeta são três a quatro vezes maior do que Júpiter, o que significa que muito provavelmente Kepler detectado sistemas de dupla estrela na qual uma estrela foi passando em frente do outro.
"É mais fácil para imitar algo do tamanho de Júpiter, e nós sabemos o tamanho de Júpiter planetas são menos comuns", disse Morton. "Então, a probabilidade de um candidato do tamanho de Júpiter, na verdade, ser um planeta que grande é tipicamente relativamente baixo."
O Galaxy diário via Universidade de Princeton
Créditos de imagem: NASA Ames / p. Stenzel; Princeton University / T. Morton
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