In dem Artikel von National Geographic über die Ankündigung neuer Planeten durch die NASA, die vom Kepler-Raumschiff entdeckt wurden, heißt es, dass es 4.175 Kandidatenplaneten gibt. Wie wird diese Kandidatenplaneten überprüft? Woher wissen wir, dass sie existieren, ohne zu wissen, ob sie Planeten sind? Oder sind sie Kandidaten, weil die Daten darauf hindeuten, dass ein Planet dort sein könnte, aber wir detailliertere Daten oder mehr Analysen benötigen, bevor wir dies bestätigen können?
Antworten:
Planetenkandidaten sind Kepler Objects of Interest (KOIs), die eine durchgangsähnliche Lichtkurve aufweisen und eine Reihe von Beobachtungstests bestanden haben. Sie sind Kandidaten, denn obwohl sie einen Transit in der Lichtkurve des betreffenden Sterns zeigen, gibt es keine unabhängige Bestätigung einer Planetenmasse.
Ein zu überwindendes Problem ist das der "False Positives". Neben Planeten gibt es noch andere astrophysikalische Phänomene, die einen exoplanetaren Transit in einer Kepler-Lichtkurve nachahmen können. Zum Beispiel kann eine Stern-Binärdatei mit streifendem Einfall etwas erzeugen, das wie ein Transit in einer Lichtkurve aussieht. Dies gilt auch für eine zufällige Ausrichtung eines Sterns mit einem Hintergrund, der den Doppelstern verdunkelt. Es gibt auch eine Reihe von instrumentellen Anomalien, so dass ein Signal in einem Teil eines CCD oder des Kepler-Feldes an einer anderen Position einen "Geist" erzeugen kann, der wie ein Transit aussehen könnte.
Wenn Sie eine detaillierte Spektroskopie einschließlich genauer Radialgeschwindigkeitsmessungen erhalten können, können Sie normalerweise die meisten dieser falsch positiven Ergebnisse ausschließen, hauptsächlich indem Sie eine Massenbeschränkung für den Begleiter erhalten.
Selbst wenn Sie ein sehr sauberes Transitsignal haben und einen Planetenradius abschätzen können, besteht ein weiteres Problem darin, dass ein breiter Massenbereich Objekte mit sehr ähnlichen Radien erzeugt. dh. massereichere Braune Zwerge haben sehr ähnliche Radien wie Exoplaneten. Wiederum nur eine Massenschätzung, entweder durch Radialgeschwindigkeitsmessungen oder manchmal durch "Transitzeitvariationen", wenn sich das Objekt in einem System mit mehreren Exoplaneten befindet.
Das Problem mit den KOIs ist nun, dass viele dieser Sterne viel zu schwach sind ( ), um die Art von detaillierter Spektroskopie durchzuführen, die auf den viel helleren Exoplaneten um Sterne, die beispielsweise in den HATNET- oder WASP-Bodenuntersuchungen von zu finden sind, leicht möglich ist helle Sterne.
Sie können das Problem also statistisch angehen, indem Sie die Arten von Fehlalarmen identifizieren, deren Einfluss quantifizieren und verdächtige Objekte wegwerfen (siehe beispielsweise Batalha 2012 ). In Abschnitt 4 dieses Dokuments werden einige der durchgeführten Tests ausführlich beschrieben: z. B. Vergleichen der Tiefen von ungeraden und geraden Durchgängen, um nach Asymmetrien zu suchen, die auf Binärdateien mit streifendem Auftreten hinweisen würden; Suchen zwischen Transiten nach einer sekundären Sonnenfinsternis, die auch auf einen stellaren Begleiter hinweisen würde; Die Form des Transits ist diagnostisch, kann jedoch einen Planetenkandidaten nicht leicht ausschließen. Suche nach Bewegung des "Photozentrums" der Quelle - Wenn sich das Photozentrum während eines Transits bewegt, kann dies auf eine verdünnte, verdunkelnde binäre Lichtkurve im Hintergrund hinweisen.
In einer frühen Veröffentlichung von Morton & Johnson (2011) wurde auf der Grundlage eines Populationssyntheseansatzes behauptet, dass astrophysikalische Fehlalarme auf weniger als 10% begrenzt seien. Ein kürzlich veröffentlichtes Papier von Coughlin et al. (2014) diskutiert, wie instrumentelle Effekte getestet werden können, indem die Transitperioden mit den Perioden anderer bekannter Objekte im Kepler-Sichtfeld verglichen werden. Sie behaupten, dass rund 30% der KOIs tatsächlich falsch positiv sein könnten. So oder so sieht es so aus, als ob die große Mehrheit der KOIs tatsächlich Exoplaneten sind, aber um herauszufinden, welche nicht, ist eine detaillierte Nachverfolgung erforderlich.