Mithilfe von Daten aus dem Kepler-Weltraumteleskop hat eine internationale Gruppe von Astronomen das älteste bekannte Planetensystem der Galaxie entdeckt - ein 11 Milliarden Jahre altes System aus fünf felsigen Planeten, die alle kleiner als die Erde sind. Das Team sagt, dass diese Entdeckung darauf hindeutet, dass sich erdgroße Planeten während des größten Teils der 13,8 Milliarden Jahre alten Geschichte des Universums gebildet haben, was die Möglichkeit für die Existenz von altem Leben - und möglicherweise fortgeschrittenem intelligentem Leben - in unserer Galaxie erhöht.
"Die Tatsache, dass sich bereits vor 11 Milliarden Jahren felsige Planeten in der Galaxie gebildet haben, deutet darauf hin, dass es bewohnbare erdähnliche Planeten wahrscheinlich schon sehr lange gibt, viel länger als das Alter unseres Sonnensystems", sagte Dr. Travis Metcalfe. Senior Research Scientist Space Science Institute, das Teil des Teams war, das die einzigartige Methode der Asteroseismologie verwendete, um das Alter des Sterns zu bestimmen.
Der Stern namens Kepler-444 ist etwa 25 Prozent kleiner als unsere Sonne und 117 Lichtjahre von der Erde entfernt. Das System von fünf bekannten Planeten ist sehr kompakt und alle fünf Planeten umkreisen den Mutterstern in weniger als 10 Tagen oder innerhalb von 0:08 AE, ungefähr ein Fünftel der Größe der Merkur-Umlaufbahn.
"Der Stern ist etwas kühler als die Sonne (etwa 5000 K an der Oberfläche im Vergleich zu 5800 K)", sagte Metcalfe gegenüber dem Space Magazine, "aber es wird immer noch erwartet, dass die Planeten in diesem System stark bestrahlt und für das Leben unwirtlich sind." wenig bis gar keine atmosphären.
Das Team schrieb in seiner Arbeit, dass die bewohnbare Zone des Systems 0:47 AU vom Mutterstern entfernt liegt und daher alle Planeten gut innerhalb des inneren Randes der „Goldlöckchen-Zone“ von Kepler-444 kreisen.
Das Team wurde von Tiago Campante geleitet, einem wissenschaftlichen Mitarbeiter an der Universität von Birmingham in Großbritannien.
Die Planeten wurden durch Analyse von vierjährigen Kepler-Daten gefunden, da das Raumschiff während der aktiven Mission von Kepler nahezu kontinuierliche Beobachtungen von Kepler-444 hatte. Das Weltraumteleskop nahm hochpräzise Messungen von Helligkeitsänderungen in Sternen in seinem Sichtfeld vor. Es gibt winzige Helligkeitsänderungen, wenn Planeten vor ihren Sternen vorbeiziehen.
Transitsignale zeigten fünf Planeten an, die Kepler-444 umkreisen, obwohl dieser Stern einen binären Begleiter, einen M-Zwerg, hat, und es war ein mühsamer Prozess, alle Daten herauszufiltern, um festzustellen, welche Planeten und nicht andere Sterne sowie welcher Stern waren Die Planeten umkreisten.
Metcalfe sagte, die Aufgabe, die Planeten zu „validieren“, indem alle anderen möglichen „falsch positiven“ Szenarien ausgeschlossen werden, sei für Kepler-Ziele immer eine große Herausforderung.
Die Asteroseismologie wurde jedoch verwendet, um das genaue Alter des Sterns direkt zu messen. Die Asteroseismologie oder Sternseismologie hört einem Stern im Grunde genommen zu, indem sie Schallwellen misst. Die Schallwellen wandern in den Stern und bringen Informationen wieder an die Oberfläche. Die Wellen verursachen Schwingungen, die Kepler als schnelles Flackern der Helligkeit des Sterns beobachtet.
Wie kann dies helfen, das Alter eines Sterns zu bestimmen?
"Wenn ein Stern altert, wandelt er Wasserstoff im Kern in Helium um", sagte Metcalfe per E-Mail. "Dies ändert die mittlere Dichte des Sterns im Laufe der Zeit, und die Asteroseismologie liefert ein sehr genaues Maß für die mittlere Dichte (aus dem regelmäßigen Abstand der einzelnen Schwingungsfrequenzen)."
Metcalfe sagte, dass in diesem Fall die Unsicherheit über das Alter des Sterns (und damit der Planeten, die sich im Wesentlichen zur gleichen Zeit gebildet haben) nur 9% beträgt, verglichen mit einer typischen Unsicherheit von 30-50% bei anderen Methoden, die auf Rotation basieren (Gyrochronologie) oder andere Eigenschaften des Sterns.
Das Team stellte in seiner Arbeit auch fest, dass diese Erkenntnis auch dazu beitragen kann, den Beginn der Ära der Planetenbildung zu bestimmen.
"Ich denke, dieses System hat uns viel über die Planetenbildung und die langfristige Entwicklung von Planetensystemen zu lehren", sagte Darin Ragozzine, Professor am Florida Institute of Technology und Mitglied des Entdeckungsteams, das sich auf Multi-Transiting spezialisiert hat Systeme. "Mit einem Alter von 11,2 Milliarden Jahren bedeutet dies, dass sich dieses System zu Beginn des Zeitalters des Universums gebildet hat."
Das Team schrieb, dass dieser Befund impliziert, dass sich in frühen Epochen der Universumsgeschichte leicht kleine Planeten in Erdgröße gebildet haben könnten, selbst wenn Metalle knapper waren.
"Als sich die Erde bildete, waren dieser Stern und sein Planetensystem bereits älter als unser heutiger Planet", sagte Ragozzine gegenüber dem Space Magazine. "Wir wissen nicht genau, ob dieses System die ganze Zeit gleich geblieben ist, aber es ist erstaunlich zu glauben, dass der kleine innere Planet ungefähr eine Billion Mal um den Stern herumgegangen ist!"
Weitere Informationen zur Asteroseismologie finden Sie auf der Website Pale Blue Dot Project. Metcalfe hat eine gemeinnützige Organisation ins Leben gerufen, um Forschungsgelder für das Kepler Asteroseismic Science Consortium zu sammeln. Das Pale Blue Dot-Projekt ermöglicht es Menschen, einen Stern zur Unterstützung der Asteroseismologie zu adoptieren, da es keine NASA-Finanzierung für Asteroseismologie gibt.
"Ein Großteil des Fachwissens hierfür ist in Europa und nicht in den USA vorhanden. Aus Kostengründen hat die NASA diese spezielle Forschung für die Kepler-Mission ausgelagert", sagte Metcalfe, "und die NASA kann Forscher in anderen Ländern nicht finanzieren."
Metcalfe fügte hinzu, dass das Programm „Adopt a Star“ die asteroseismische Analyse von Kepler-444 unterstütze und „das genaue Alter bestimmt, das dieses alte Planetensystem so interessant macht… Diese private Finanzierung durch Bürger auf der ganzen Welt war eine unschätzbare Ressource, um unsere Forschung zu erleichtern und erstaunliche Entdeckungen wie diese befeuern. “
Sie können diese Forschung unterstützen, indem Sie einen der Kepler-Sterne oder Planetensysteme übernehmen.
Diese Forschung wurde heute im Astrophysical Journal veröffentlicht.
Das Papier des Teams trägt den Titel "Ein uraltes extrasolares System mit fünf Planeten unter der Erde".
