Visualizzazione artistica del sistema K2-138, il primo sistema multi-pianeta scoperto da scienziati cittadini. La stella centrale è leggermente più piccola e più fredda del nostro sole. I cinque pianeti conosciuti sono tutti tra le dimensioni della Terra e Nettuno; il pianeta b potrebbe essere potenzialmente roccioso, ma i pianeti c, D, e, e f probabilmente contengono grandi quantità di ghiaccio e gas. Tutti e cinque i pianeti hanno periodi orbitali inferiori a 13 giorni e sono tutti incredibilmente caldi, che vanno da 800 a 1800 gradi Fahrenheit. Credito:NASA/JPL-Caltech
Nella sua ricerca di esopianeti, pianeti al di fuori del nostro sistema solare, il telescopio Kepler della NASA si trascina dietro la Terra, misurare la luminosità delle stelle che potrebbero ospitare pianeti. Lo strumento identifica potenziali pianeti attorno ad altre stelle cercando cali nella luminosità delle stelle che si verificano quando i pianeti si incrociano di fronte, o transito, loro. Tipicamente, i programmi per computer segnalano le stelle con questi cali di luminosità, poi gli astronomi li esaminano e decidono se possono davvero ospitare un pianeta candidato.
Nei tre anni della missione K2, 287, Sono state osservate 309 stelle, e decine di migliaia in più ne arrivano ogni pochi mesi. Quindi, come fanno gli astronomi a setacciare tutti quei dati?
Partecipa al progetto Citizen Scientist di Exoplanet Explorers, sviluppato dall'astronomo della UC Santa Cruz Ian Crossfield e dalla scienziata del Caltech Jessie Christiansen. Exoplanet Explorers è ospitato su Zooniverse, una piattaforma online per la ricerca in crowdsourcing.
"Le persone ovunque possono accedere e imparare che aspetto hanno i segnali reali degli esopianeti, e poi esaminare i dati reali raccolti dal telescopio Kepler per votare se classificare o meno un dato segnale come transito, o solo rumore, " dice Christiansen. "Abbiamo ogni potenziale segnale di transito esaminato da un minimo di 10 persone, e ciascuno ha bisogno di un minimo del 90 percento dei voti "sì" per essere considerato per un'ulteriore caratterizzazione".
All'inizio di aprile, appena due settimane dopo che il prototipo iniziale di Exoplanet Explorers è stato installato su Zooniverse, è stato presentato in un evento di tre giorni nella serie televisiva ABC Australia Stargazing Live. Nelle prime 48 ore successive alla presentazione del progetto, Exoplanet Explorers ha ricevuto oltre 2 milioni di classificazioni da più di 10, 000 utenti. Incluso in quella ricerca c'era un nuovissimo set di dati dalla missione K2:la reincarnazione della missione primaria Kepler, terminato tre anni fa. K2 ha un campo visivo completamente nuovo e un insieme di stelle attorno al quale cercare i pianeti. Nessun astronomo professionista aveva ancora esaminato questo set di dati, chiamato C12.
Tornato in California, Crossfield e Christiansen si sono uniti all'astronomo della NASA Geert Barentsen, chi era in Australia, nell'esaminare i risultati man mano che sono arrivati. Utilizzando la profondità della curva di transito e la periodicità con cui appare, hanno fatto delle stime su quanto è grande il potenziale pianeta e quanto vicino orbita alla sua stella. Nella seconda serata dello spettacolo, i ricercatori hanno discusso i dati demografici dei candidati pianeti trovati finora:44 pianeti delle dimensioni di Giove, 72 delle dimensioni di Nettuno, 44 delle dimensioni della Terra, e 53 cosiddetti Super Earth, che sono più grandi della Terra ma più piccoli di Nettuno.
Concetto artistico di una vista dall'alto del sistema K2-138 scoperto da scienziati cittadini, che mostra le orbite e le dimensioni relative dei cinque pianeti conosciuti. Periodi orbitali dei cinque pianeti, mostrato in scala, cadere vicino a una serie di risonanze di movimento medie 3:2. Ciò indica che i pianeti orbitanti attorno a K2-138, che probabilmente si è formato molto più lontano dalla stella, migrato verso l'interno lentamente e senza intoppi. Credito:NASA/JPL-Caltech
"Volevamo trovare una nuova classifica che sarebbe stato emozionante annunciare l'ultima notte, quindi inizialmente stavamo setacciando i pianeti candidati per trovare un pianeta nella zona abitabile, la regione attorno a una stella in cui potrebbe esistere acqua liquida, " dice Christiansen. "Ma quelli possono richiedere un po' di tempo per convalidare, per assicurarsi che sia davvero un pianeta reale e non un falso allarme. Così, abbiamo deciso di cercare un sistema multi-pianeta perché è molto difficile ottenere un falso segnale accidentale di diversi pianeti".
Dopo questa decisione, Barentsen è andato a prendere una tazza di tè. Quando tornò, Christiansen aveva ordinato i dati di crowdsourcing per trovare una stella con più transiti e ha scoperto una stella con quattro pianeti in orbita attorno ad essa. Tre dei quattro pianeti hanno avuto il 100% di voti "sì" da oltre 10 persone, e il restante ha avuto il 92 per cento di voti "sì". Questo è il primo sistema multi-pianeta di esopianeti scoperto interamente dal crowdsourcing.
Dopo che la scoperta è stata annunciata su Stargazing Live, Christiansen e i suoi colleghi hanno continuato a studiare e caratterizzare il sistema, soprannominato K2-138. Hanno convalidato statisticamente l'insieme dei segnali del pianeta come "estremamente probabile, "secondo Christiansen, essere segnali da veri pianeti. Hanno anche scoperto che i pianeti orbitano in un'interessante relazione matematica chiamata risonanza, in cui ogni pianeta impiega quasi esattamente il 50 percento in più per orbitare intorno alla stella rispetto al pianeta successivo. I ricercatori hanno anche trovato un quinto pianeta sulla stessa catena di risonanze, e anche accenni di un sesto pianeta. Un documento che descrive il sistema è stato accettato per la pubblicazione in The Giornale Astronomico .
Questo è l'unico sistema con una catena di risonanze ininterrotte in questa configurazione, e può fornire indizi ai teorici che cercano di svelare i misteri della formazione e della migrazione dei pianeti.
"L'architettura orbitale simile a un orologio di questo sistema planetario ricorda acutamente i satelliti galileiani di Giove, "dice Konstantin Batygin, assistente professore di scienze planetarie e Van Nuys Page Scholar, che non era coinvolto nello studio. "Le commensurabilità orbitali tra i pianeti sono fondamentalmente fragili, quindi l'attuale configurazione dei pianeti K2-138 indica chiaramente un ambiente di formazione piuttosto dolce e laminare di questi mondi lontani."
"Alcune teorie attuali suggeriscono che i pianeti si formino da una dispersione caotica di roccia, gas e altro materiale nelle prime fasi della vita del sistema planetario. Tuttavia, è improbabile che queste teorie si traducano in un insieme così fitto, sistema ordinato come K2-138, " dice Christiansen. "La cosa eccitante è che abbiamo trovato questo sistema insolito con l'aiuto del grande pubblico".
Il documento è intitolato "Il sistema K2-138:una catena quasi risonante di cinque pianeti sub-Nettuno scoperti da scienziati cittadini".
