Egy exobolygó megmentése

Csillagvizsgáló Svábhegyi

Minden Kepler adatcsomag egy algoritmuson fut keresztül, mely szétválogatja a valós észleléseket a hamis pozitívaktól, azaz a mégsem igazi exobolygó fedésektől. Hogyan lehet megakadályozni, hogy az igazi exobolygók ne essenek áldozatául ennek az eljárásnak? A kérdésen egy speciális csoport dolgozik, áprilisban pedig igen izgalmas bolygót mentettek meg a hamis pozitív címkétől.

A Kepler űrtávcsővel felfedezett exobolygórendszerek közül néhány rendszer illusztrációi. Az ábrán a központi csillagokat nem jelölik. (NASA Ames/ UC Santa Cruz)

Bolygójelöltnek lenni

A Kepler űrtávcső 2009-es indítása óta fedési exobolygójelöltek ezreit figyelte meg. Fedési exobolygónak azokat a Naprendszeren kívül keringő bolygókat nevezzük, melyeket megfelelő szögből látunk ahhoz, hogy meg tudjuk figyelni őket a csillaguk előtti áthaladásuk közben. Mikor ez megtörténik, kitakarnak egy keveset a csillag korongjából, az ezzel járó fényességcsökkenést pedig roppant érzékeny műszerekkel ki lehet mutatni. Az idő szerint ábrázolt viszonylagos fényességet nevezzük fénygörbének, melyen jellegzetes alakzatot hoz létre egy átvonuló bolygó. Nem minden megfigyelt jelből lesz azonban egyből bolygójelölt.

Az első nyoma annak, hogy potenciálisan exobolygót találtunk, az ún. “Threshold Crossing Event” (TCE), melyet magyarul nagyjából az ingerküszöbön átlépő eseménynek tudnánk nevezni. A TCE lehet valós bolygóátvonulás jele, de lehet hamis pozitív is – valamilyen olyan esemény, melynek a jele hasonló, de valójában más okozza, például egy a háttérben keringő fedési kettőscsillag, zaj a mérési adatokban, a mérőeszköz valamilyen hibája és még egy sor másik dolog.

A Kepler küldetés kezdetén minden egyes TCE eseményt egy csapat kutató vizsgált meg és döntötte el róla, hogy valódi bolygójelölt-e, vagy hamis pozitív. A küldetés fejlődésével, vele pedig az adatok megsokszorozódásával azonban módszert kellett váltani, ezért fejlesztettek ki egy Robovetter névre keresztelt automatikus algoritmust, ami kategorizálja a TCE-ket.

Ember a gép ellen

A már ismert Kepler-1649b (fent), és az újonnan felfedezett Kepler-1649c (lent) jelű exobolygók tranzitjának fénygörbéi. (Vanderburg et al. 2020)

Az automata megközelítésnek rengeteg előnye van: sokkal nagyobb mennyiségű adatot lehet feldolgozni, statisztikus módszerekkel pedig a minta teljessége is becsülhető. Elkerülhetetlen azonban, hogy Robovetter néha tévedjen és egy-egy valódi bolygóra is felaggassa a hamis pozitív címkét. A Kepler False Positive Working Group kutatói ezért minden, hamis pozitívnak jelölt eseményt vizuálisan is megvizsgálnak, hogy megerősítsék az eredményt. Ennek köszönhetően a régi adatokban rejtőző gyöngyszemek megtalálásán túl a Robovetter algoritmusát is folyamatosan fejleszteni tudják.

Ez volt a helyzet a Kepler-1649c bolygójelölttel, mely tévesen került a hamis pozitív kategóriába. Andrew Vanderburg és társai új tanulmányukban mutatják be, hogyan mentették ki az exobolygójelöltet az elfeledés homályából.

Földszerű felfedezés

A Kepler-1649c egy a Földhöz hasonló méretű bolygó, mely kb. 20 napos periódussal kering egy M-típusú törpecsillag (M5V) körül, a lakhatósági zónában (itt elméletileg létezhetne folyékony állapotú víz). A Kepler-1649 jelű csillag relatíve halvány, körülbelül 17 magnitúdós csillag, viszonylag nagy sajátmozgással. Tőlünk 219 fényév távolságban található, mérete és tömege pedig a Nap körülbelül negyedének felel meg  (Angelo és mtsai, 2017). A csillag körül, közelebbi pályán egy másik, már korábban azonosított exobolygó is kering, mely mérete és az őt érő sugárzás alapján a Vénuszhoz hasonlít.

A Kepler-1649 b és c jelű exobolygók keringési pályája a központi csillagukhoz mérten. Az optimista lakhatósági zónát világosabb, a konzervatívat sötétebb zölddel jelölték. (Vanderburg et al. 2020)

Hogyan téveszthette el a Robovetter ezt a lakhatósági zónában keringő, fontos földszerű bolygót? Vanderburg és munkatársai úgy vélik, hogy a Robovetter elvéthette a Kepler-1649c helyzetét a csillag nagy sajátmozgása miatt. Ezt összevonva a mérés zajával, az algoritmus hamisnak vélhette a tranzit jelét. Vanderburg és munkatársai arra hívják fel a figyelmet, hogy potenciálisan felfedezetlen exobolygók százai heverhetnek a régebbi Kepler adatokban. Az automata algoritmusok remekül kezelik a munka nehéz és időigényes részét, de a Kepler-1649c felfedezése is arra emlékeztet minket, hogy az emberi szemet azért még nem tudjuk pótolni.

Szerző: Pál Bernadett, Tudományos segédmunkatárs / Bemutató csillagász
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet / Svábhegyi Csillagvizsgáló

Borítókép: Művészi elképzelés egy a központi csillaga körül lakhatósági zónán belül keringő, földszerű exobolygóról. (NASA Ames / SETI Institute / JPL-Caltech)

Forrás: Sky & Telescope