In 2017 was de astronomiewereld opgetogen met de aankondiging dat de exoplaneet Kepler-1625b mogelijk een eigen maan heeft: een exomaan. Dit was de eerste aanwijzing voor een exomaan die iemand had gezien, vijf jaar later gevolgd door een andere kandidaat op de planeet Kepler-1708b.
Tot nu toe zijn er meer dan vijfduizend exoplaneten ontdekt, en we weten niet zeker of een van deze manen in een baan om de aarde heeft. Daarom waren deze aankondigingen zo opwindend. Exomoons bieden potentieel bewoonbare gebieden waar we naar buitenaards leven kunnen zoeken, en het bestuderen van de maan kan een waardevol venster zijn op de vorming van een gastplaneet.
Maar er is veel discussie geweest over deze exomaan-kandidaten, waarbij meerdere groepen gegevens van de Kepler- en Hubble-ruimtetelescopen doorzochten.
Het laatste artikel over dit onderwerp, gepubliceerd door astronomen in Duitsland, concludeerde dat exomoon-kandidaten rond Kepler-1625b en Kepler-1708b onwaarschijnlijk zijn. Eerder werk heeft ook twijfel doen rijzen over de exomoon-kandidaat rond Kepler-1625b.
Dit is echter geen duidelijk geval. David Kipping, leider van de groep die beide oorspronkelijke ontdekkingen deed en assistent-professor astronomie aan de Columbia University, is het niet eens met de nieuwe analyse. Hij en zijn groep zijn bezig met het voorbereiden van een manuscript dat reageert op de nieuwste publicatie.
Een speld in een hooiberg
De meest gebruikelijke methode om exoplaneten te detecteren is de transitmethode. Deze techniek meet de helderheid van de ster en zoekt naar de kleine dip in helderheid die overeenkomt met een planeet die voor de ster langs beweegt.
Stellaire fotometrie kan worden uitgebreid om naar exomanen te zoeken, een aanpak die door Kipping is ontwikkeld. Als de maan in een baan rond de planeet draait, zou je naast de hoofddaling die door de planeet wordt veroorzaakt, een extra, kleinere dip moeten kunnen zien, veroorzaakt door de maan, die ook een deel van het sterrenlicht afschermt.
Een voorbeeld van hoe een transitdetectie van een exomaan eruit zou kunnen zien.
Omdat de manen kleiner zijn, produceren ze minder signaal, waardoor ze moeilijker te zien zijn. Maar wat dit specifieke geval nog uitdagender maakt, is dat de gaststerren van Kepler-1625 en Kepler-1708 niet zo helder zijn. Dit maakt de lichtdaling nog zwakker – in feite moeten deze systemen grote manen hebben om binnen de drempel te vallen van wat de Kepler-ruimtetelescoop kan detecteren.
Modellen, modellen, modellen
Totdat wetenschappers meer gegevens krijgen van James Webb of toekomstige missies zoals de lancering van ESA’s PLATO, komt het erop aan wat ze met de bestaande cijfers kunnen doen.
“De relevante aspecten hier zijn hoe de gegevens zelf worden verwerkt, welke natuurkunde je inbrengt als je die gegevens modelleert, en welke mogelijke vals-positieve signalen er kunnen zijn die het soort signaal dat je hebt kunnen reproduceren. Ik kijk”, zegt Eamonn Kerins, hoofddocent astronomie aan de Universiteit van Manchester, die niet bij het onderzoek betrokken was. Ars. “Ik denk dat dit hele debat zich in principe op deze kwesties concentreert”, voegde hij eraan toe.
Een belangrijk fenomeen dat nauwkeurige modellering vereist, staat bekend als het stellaire ledemaat-dimeffect. Sterren, inclusief onze zon, lijken aan de randen zwakker dan in het centrum als gevolg van de effecten van de stellaire atmosfeer. Hoe dit de schijnbare helderheid van de ster beïnvloedt, is duidelijk belangrijk om te begrijpen in de context van het zoeken naar exomanen door de helderheid van de ster te meten.
‘We hebben hier modellen voor, maar we weten niet precies hoe een bepaalde ster zich gedraagt in termen van dit dimeffect van stellaire ledematen’, zegt René Heller, hoofdauteur van het onderzoek en astrofysicus aan het Max Planck Instituut voor Zonnestelselonderzoek. . , in een interview met Ars. Je kunt hieruit afleiden hoe bepaalde sterren zich gedragen, maar dit is niet altijd triviaal. Door verbeterde dimmodellen van stellaire ledematen te integreren, ontdekten de auteurs dat ze signalen konden verklaren die eerder aan een exomaan werden toegeschreven.
Gegevensverwerking is ook van het grootste belang, vooral een vorm van verwerking die bekend staat als detrending. Hierbij wordt rekening gehouden met de langetermijnvariabiliteit van de helderheidsgegevens, veroorzaakt door onder meer willekeurige stellaire variaties en instrumentvariabiliteit. Uit nieuw onderzoek blijkt dat de statistische uitkomst, maand of geen maand, extreem afhankelijk is van hoe je deze trendmatige trend uitvoert.
Bovendien zeggen de auteurs dat gegevens verkregen van de Hubble-telescoop, waar de claim van een maan rond Kepler-1625b voornamelijk vandaan komt, niet goed kunnen worden afgeleid en daarom niet mogen worden vertrouwd bij het zoeken naar exomanen.
Twee kanten
Totdat er meer gegevens beschikbaar zijn, zal dit waarschijnlijk een voortdurend wetenschappelijk debat blijven zonder definitieve conclusie.
Kerins wijst erop dat Kipping en zijn team zeer gematigd waren in hun aankondigingen. “Ze zijn heel voorzichtig om het niet als een gietijzeren detectie te claimen. Ze hebben de gegevens die ze hebben gekregen uitgebreid getest, en ik denk echt dat het verschil hier zit in de natuurkunde die je erin gooit, hoe je de gegevens verwerkt, en uiteindelijk het feit dat de Kepler-dataset zich echt op de rand van de grens bevindt. exomanen vinden.”
Heller is echter nog steeds niet overtuigd. “Mijn indruk is dat wij, net als andere teams, volgens de gegevens van Kepler hebben gedaan wat momenteel mogelijk is en dat er geen overtuigend object is dat er echt uitspringt.”
Er zijn veel meer manen dan de planeten in ons zonnestelsel (tweehonderdachtennegentig tot nu toe), dus het is redelijk om aan te nemen dat we exomanen zullen tegenkomen als we de hemel blijven verkennen. “Ik denk dat het buitengewoon ongebruikelijk zou zijn als we de komende jaren doorgaan en geen exomoon vinden”, zei Kerins. “Ik denk dat het slechts een kwestie van tijd kan zijn.”
Natuurastronomie, 2023. DOI: 10.1038/s41550-023-02148-w
Ivan Paul is een freelanceschrijver uit Groot-Brittannië die zijn doctoraat in kankeronderzoek heeft afgerond. Hij is op Twitter @ivan_paul_.