Se všemi novými objevy, které se zdají být téměř každý měsíc, je někdy těžké si vzpomenout, že hledání exoplanet je stále relativně nová a obtížná věda. V rámci těchto neustálých objevů v roce 2018 tým oznámil, že ano našel kandidáta na planetu kolem Barnardova hvězda , jeden z našich nejbližších. Nyní jiný tým znovu analyzoval data, shromáždil některá nová data a zjistil, že detekce planety byla pravděpodobně falešně pozitivní.
Jako příčina falešně pozitivních výsledků byla navržena řada faktorů. Nejjednodušší je si to promyslet tím, že vezmete v úvahu metodu detekce, rotační periodu hvězdy a artefakt zpracování signálu.
Tým, který původně detekoval planetu, byl známý jako CARMENES , což je konsorcium španělských a německých astronomů. Provedli náležitou péči a pozorovali hvězdu v průběhu 23 let pomocí 7 různých nástrojů ke sběru dat. Ve skutečnosti nebyli první skupinou, která navrhla, že druhý hvězdný systém nejbližší naší vlastní by mohl mít planetu. V roce 1963 astronom jmenoval Peter van de Kamp tvrdil, že našel kolem hvězdy planetu v tom, co by pak bylo prvním objevem exoplanety. Toto zjištění bylo později vyvráceno řadou výzkumníků, kteří také použili astrometrie metodou, ale nebyli schopni reprodukovat „kolísání“, které van de Kamp našel.
Diskuse o astrometrické metodě lovu exoplanet.
Poděkování: kanál YouTube ESA
Rychle vpřed do roku 2018 a tým CARMENES oznamuje svou novou planetu kolem Barnardovy hvězdy, kterou našel pomocí radiální rychlost (RV) metoda. Tato metoda spoléhá na mírný modrý a červený posun, ke kterému dochází, když se hvězda přibližuje nebo vzdaluje od nás, což je způsobeno tahem planety, kolem které obíhá.
Některé faktory tato měření RV komplikují. Jeden, který, jak se zdá, způsobil falešně pozitivní výsledky kolem Barnardovy hvězdy od hvězdy rotační perioda . Barnardova hvězda má extrémně pomalou rotaci – kolem 145 dnů, což je téměř 6krát déle než 25denní rotační perioda Slunce.
Barnardova hvězda je dostatečně blízko, že ji lze skutečně vidět pohybující se proti hvězdnému pozadí v průběhu desetiletí. Má nejvyšší rychlost pohybu ze všech hvězd
Kredit: Steve Quirk
Tato doba střídání je důležitá z několika důvodů. Za prvé, sluneční skvrny je obtížné zohlednit při měření RV, protože je lze snadno interpretovat jako posun. Aby se to vysvětlilo, vědci obvykle shromažďují údaje o více než jedné rotaci postupně, aby zjistili, zda mohou sledovat sluneční skvrnu, jak rotuje kolem hvězdy. Bohužel, celá doba pozorování Barnardovy hvězdy je pouze asi 270 dní, což znamená, že vědci nemohou sbírat data o plných dvou rotacích najednou. Sluneční skvrny mohou také existovat na M trpasličích hvězdách (z nichž Barnardova je jedna) po více než 10 rotací, takže i když jsou rozloženy do více období pozorování, mohou sluneční skvrny ovlivnit hodnoty RV hvězdy.
Podle týmu z Habitable Planet Finder (HPF) se přesně to stalo. To, co je první navedlo na tuto možnost, byla oběžná doba navrhované planety. Ve 233 dnech mohl být detekován během jediného pozorovacího okna. Existuje však zvláštnost zpracování signálu, známá jako aliasing , to činí toto období nepravděpodobným.
Příklad aliasingu periodického signálu. Pokud jsou vzorky odebírány pouze v bodech 1, 5 a 9, pak by datům vyhovoval kterýkoli ze dvou signálů.
Kredit: Andrew Jarvis, Wikimedia Commons
Periody 145 dní (rotační perioda hvězdy) a 233 dní (období oběžné dráhy navrhované planety) jsou navzájem aliasy. K aliasingu dochází, když jsou data vzorkována pouze přerušovaně. To je přesně to, co se stane, když pozemní dalekohledy již nejsou schopny pozorovat hvězdu, ať už kvůli rotaci Země, nebo kvůli její poloze kolem Slunce – odtud 270denní pozorovací okno zmíněné výše.
Pokud je signál „řídce“ vzorkován, výsledná data by mohla být přizpůsobena několika sinusovým vzorům. Tyto řídce vzorkované datové body mohou být také ovlivněny výše zmíněnými slunečními skvrnami. Ve skutečnosti to mohou udělat způsobem, který může vytvořit falešně pozitivní, což se podle týmu HPF stalo v případě exoplanety u Barnardovy hvězdy.
Video UT částečně pojednávající o Barnardově hvězdě jako nejbližší hvězdě na severní polokouli.
Aby dokázali svůj názor, znovu analyzovali stará data a také shromáždili nová data o hvězdě. Nový sběr dat byl jednodušší, protože astronomové běžně používají relativně stabilní Barnardovu hvězdu jako kalibrační nástroj pro uvedení svých přístrojů do provozu. S tímto novým souborem dat nemohli najít žádné důkazy o planetě. Když znovu analyzovali data a porovnali je se třemi různými očekávanými modely systému. První by byl, kdyby systém měl planetu bez hvězdné aktivity (tj. sluneční skvrny), druhý by byl, kdyby existovala planeta, ale byla by tam také hvězdná aktivita, a třetí by byl, kdyby neexistovala žádná planeta, ale stále by byla hvězdná aktivita.
Použitím Occamova břitva zjistili, že třetí model, který postrádá planetu, byl ten, který nejlépe odpovídal celému souboru dat. To vše znamená, že přítomnost planety u Barnardovy hvězdy nevypadá dobře.
UT Video diskutuje o hledání exoplanet a nových dalekohledech, které budou použity k jejich nalezení.
Tým CARMENES sám navrhl, že by to mohlo být možné, a ve svém původním dokumentu a tiskové zprávě uvedl, že si nemohli být 100% jisti přítomností planety. V rámci vědeckého procesu si budou moci prohlédnout článek napsaný týmem HPF a zjistit, zda souhlasí s jejich závěry, nebo mohou nabídnout jiné vysvětlení svého původního zjištění.
Dalším přínosem, který je třeba vzít v úvahu z celého tohoto cvičení, je, že vědci musí být opatrní při kalibraci nových vysoce citlivých přístrojů. Dokonce i standardní kalibrační nástroje, které se používají po celá desetiletí, jako je Barnardova hvězda, jsou aktivní na úrovni, kterou dokážou detekovat nejcitlivější přístroje současnosti. Pokud tato aktivita nebude vzata v úvahu, planety kolem jednoho blízkého souseda nebudou jedinými falešnými pozitivy, které pocházejí z těchto nových nástrojů.
Další informace:
PSU – Velmi tajný alias: podvodná planeta Barnardovy hvězdy
arXiv - Hvězdná aktivita projevující se během jednoho roku Alias vysvětluje Barnarda b jako falešně pozitivní
Forbes - Astronomové vylučují Super-Země kolem Barnardovy hvězdy
SVATÝ - Tým astronomů s novými daty a analýzami zpochybňuje tvrzení, že poblíž Barnardovy hvězdy obíhá super-Země
UT - Amatérský astronom pronásleduje Barnardovu hvězdu – můžete také!
Hlavní obrázek:
Umělecký dojem z domnělé exoplanety, která možná ve skutečnosti neexistuje.
Kredit: ESO / M. Kornmesser
