U panteonu modernih astronomskih istraživača, svemirski teleskop Kepler nalazi se pri vrhu, otkrivajući više od 1200 svjetova izvan našeg sunčevog sustava dok gledamo samo mali djelić nebo. Kepler je otkrio goruće vruće, sićušni zemaljski svjetovi, planeti potencijalno dijeljenje orbite, posebno tintan planet koji apsorbira svjetlost, i 54 planeta udobno smješteni u zonama Zlatokose svojih zvijezda. U rujnu su Keplerovi astronomi objavili još jedno bizarno otkriće: Planet koji kruži oko binarnog zvjezdanog sustava, baš poput izvjesnog tamno obojenog svijeta u izvjesnom znanstvenofantastičnom filmskom sekstetu.
Ali većina ljudi vjerojatno nije znala da je ovo uzbudljivo otkriće - bez sumnje jedno od najpoznatijih Keplerovih otkrića do danas - u početku bilo tuđe smeće. Laurance Doyle ga je sretno pretražio, što je dovelo do jednog od najvećih znanstvenih otkrića godine.
Kepler-16b, kako se naziva cirkumbinarni svijet, otkriven je nakon mukotrpnog pregleda pomračivih binarnih zvjezdanih sustava, kaže Doyle za PopSci u opširnom intervjuu. Većini lovaca na planete, koji traže isječke u svjetlini zvijezda kako bi otkrili izdajnički znak planeta u tranzitu, ove binarne datoteke zamagljuju podatke.
"Lovci na tranzit s jednom zvijezdom nazvali bi pomračenje binarnih sustava prokletstvom lova na planete", rekao je Doyle. “Ali što je jedna osoba bane, tuđe je blago. Rekli smo: ‘Dajte nam svoje jadne, vaše umorne, vaše pomračne binarne podatke.’ Bacili su ih van, a mi smo ih uzeli.”
PopSci je razgovarao s Doyleom, astrofizičarem na institutu SETI, kako bi saznao kako su on i njegovi kolege to uspjeli.
PopSci: Zašto ima toliko podataka s Keplera, ako se gleda samo na jedan maleni komadić neba?
Laurance Doyle: Kepler je širokokutna verzija svemirskog teleskopa Hubble. Hubble je kao da koristite dalekozor za proučavanje losova na dalekom grebenu, a primijetite da imaju rogove i rogove. Kepler je više poput istraživanja losova. Brojite losove na udaljenom brdu, umjesto da proučavate rogove ili kopita na jednom od njih. Primarni cilj Hubblea bio je odrediti starost svemira, a primarni cilj Keplera je pronaći drugu Zemlju, tako da gleda ogromnu količinu podataka. Petnaest milijuna zvijezda pogodilo je teleskop Kepler, a zbog ograničenja memorije, koja su uglavnom posljedica financiranja, možemo preuzeti samo najsjajnijih 155.000. Ako idete u ribolov, treba vremena. Tako je Kepler kontinuirano promatrao 155 000 zvijezda već tri godine. To je dosta podataka. Osim toga, gledate podatke koji su 100 puta osjetljiviji nego što je ikada prije učinjeno za zvijezde. Gledamo svjetlosne krivulje. Kepler ne mjeri boju ili spektre, on samo zuri i vrlo precizno mjeri promjene u sjaju zvijezda. Možete naučiti mnogo o zvijezdama samo na osnovu njihove varijabilnosti sa svjetlinom tijekom vremena.
Radna skupina za pomračenje binarnih zvijezda morala je proći kroz 155 000 svjetlosnih krivulja i odabrati pomrčinske binarne zvijezde. Ima ih oko 2000.
PS: Misliš da si ovo napravio vidom? Kako ste ih pronašli?
LD: Postoje razne vrste pomračivih binarnih sustava - postoje odvojeni, poluodvojeni, kontaktni, oni koji osciliraju dok pomračuju. Napisati algoritam koji bi obuhvatio sve njih bilo je jednostavno previše, pa smo rekli, svi, ajmo zagristi metak. Naša grupa od osam momaka upravo je počela tražiti. Tražili bismo pad u krivulji svjetlosti, i drugi pad, i rekli da je ovo kandidat. Ali trebale su nam dvije godine da tražimo pomrčinske dvojnike prije nego što sam mogao tražiti planete. U osnovi smo mogli baciti pogled na nešto i reći da je to pomračivi binarni zapis, a mogao sam ih pronaći nekoliko desetaka dnevno.
Još prije 15 godina podaci su bili problem; nismo mogli dobiti dovoljno podataka. Sada astronomi apsolutno plivaju u podacima.PS: Zašto su pomračive binarne zvijezde korisne za proučavanje?
LD: Gotovo sve što znamo o veličini zvijezda dolazi iz pomrčinskih binarnih sustava. Oni su predaleko da bismo vidjeli veličinu njihovih diskova, ali možemo uzeti spektre u apsolutnom mjerilu. Možemo znati koliko im treba da zatamne jedna drugu. I gotovo sve što znamo o planetima izvan Sunčevog sustava dolazi od tranzita. Kada se planet kreće ispred zvijezde, možemo izmjeriti omjer njegovog sjaja i dobiti veličinu planeta. Kepler-16b bio je tranzitni planet u pomračivom binarnom sustavu. Dakle, to je najbolje izmjeren planet izvan Sunčevog sustava. Možemo mjeriti zvijezde jer je to pomračivi binarni sistem, a možemo mjeriti i planet jer je tranzitni planet. Kreće se ispred obje zvijezde. Dakle, to je bilo pravo sretno otkriće, i pokazuje koliko precizno možete mjeriti stvari udaljene čak nekoliko stotina svjetlosnih godina.
PS: Zašto lovci na prijevoz s jednom zvjezdicom ne bi htjeli pogledati ovo?
LD: Kada pogledate žarulju, ona je svjetlija u sredini nego sa strane. Kako planet ide ispred zvijezde, on blokira više svjetla u sredini nego na rubovima. To možete koristiti da odredite dodiruje li jedan od rubova. Dakle, kada su [lovci na tranzite] dobili binarnu ispašu, primijetili su da tranzit nije iste dubine. Dobili bi dubok i ne-baš-dubok uron. Tranziti to ne bi trebali raditi, trebali bi svaki put uroniti na istu dubinu. Kad bi dobili drugi uron, rekli bi da je to binarni pomračenje paše. Ali naša grupa ih je htjela. [Tranzitni lovci] su rekli: "Dobro je dobiti katalog kako bismo ih se mogli riješiti", a mi smo rekli: "Dobro je imati katalog kako bismo mogli tražiti cirkumbinarni planeti." Postojala je ta prijateljska šala između ljudi koji su željeli pomračive binarne datoteke i onih koji su se htjeli riješiti ih.
Kepler-16b kruži oko svoja dva sunca
PS: Kako bi inače ovi odbačeni podaci mogli biti korisni?
LD: Htjeli smo lovcima na tranzit dati vjerojatnost, radi li se o tranzitnom planetu ili pomračivom binarnom sustavu. Tako smo im mogli dati stopu lažnih uzbuna — od 1.235 kandidata za planet koji su objavljeni, evo koliko ih je bilo pomračenih binarnih datoteka. Nismo imali dovoljno vremena uzeti spektre svih njih, pa smo ih pustili zajednici. Ali rekao bih da su barem preko 90 posto vjerodostojni planeti. To je više nego utrostručilo broj planeta oko drugih zvijezda.
PS: Kako ste pomoću podataka krivulje svjetlosti utvrdili da je planet prisutan?
LD: Kod svjetlosne krivulje imamo krivulju koja pokazuje svjetlinu s vremenom. Prvo što smo učinili s Keplerom-16 je da smo uočili da su neki padovi pravilni, neki plitki, a neki duboki, tako da mora postojati sjajna zvijezda i slabašna zvijezda. Pomislili smo, možda postoji pomračiva dvostruka zvijezda u pozadini koja je slučajno dobila isto mjerenje, jer Kepler ima velike piksele. Ako je to bio binarni zapis koji pomračuje pozadinu, krivulja će biti duboko, plitko, duboko, plitko. Ali onda su binarne datoteke zamijenile mjesta. Bilo je duboki pad, plitki pad, plitak pad, duboki pad. Bilo je kao, "Opa." Kako je mogao odjednom promijeniti smjer i otići na drugu stranu? To nije imalo smisla. Ali ono što je imalo smisla je to da je ovo bio kružni objekt. Ide preko velike zvijezde, zatim preko male zvijezde, i skroz oko njih obje. Kad se vratio, dogodilo se da je mala zvijezda bila ispred; promijenio je mjesta.
PS: Kako možete biti sigurni da je to planet?
LD: Treći objekt se kreće oko pomračivog binarnog sustava i trebao bi ga povlačiti svaki put kad se pojavi. Ako se radi o zvjezdanoj masi, povući će komponente i promijeniti njihov orbitalni period, a mogli bismo shvatiti kolika je masa potrebna za promjenu perioda. Pa smo pogledali vremena pomrčina, a kada su se pomrčine dogodile, promjena vremena bila je samo oko minute. Dakle, pomrčine nisu bile zvjezdane mase, a mi smo u tom trenutku znali da imamo planet. Tada je u tom trenutku bila stvar finog podešavanja i pronašli smo Kepler-16b.
PS: Mislite li da ćete naći još ovakvih? Što još tražite?
LD: Kepler će morati imati produženu misiju da pronađe Zemlju. Mislili smo da je sunce tipična zvijezda, ali nije. Sunce posebno miruje. Dvije trećine zvijezda su mnogo aktivnije; više trepere. Ima više buke. To je kao da kažem da ti mogu izrecitirati Gettysburšku adresu za dvije minute, ali telefonska linija ne radi CHHHRH. Rekli biste: "Ovo će potrajati najmanje 10 minuta zbog buke." Dakle, pronalaženje Zemlje će trajati duže, a mi to nismo znali. Ali kada bilo što izmjerite 100 puta bolje nego što je ikada prije izmjereno, bit će iznenađenja.
Astronomima su i prije 15 godina podaci bili problem. Nismo mogli dobiti dovoljno podataka. Sada astronomi apsolutno plivaju u podacima - ima toliko više podataka nego što astronomi mogu obraditi. Da biste upravljali bazom podataka, jedan od načina da to učinite je da pozovete svoje prijatelje. Mislim da će građanska znanost postajati sve popularnija. Samo je našom maštom ograničeno koliko ljudi može sudjelovati u stvarnom otkrivanju stvari.
