До недавнего времени Фергал Муллали был сотрудником научного отделения, обслуживающего космическую обсерваторию «Кеплер», которая помогла открыть более чем 2600 планет у звёзд в далёком космосе. «Это очень сильное и эмоциональное желание, иметь возможность указать на точку в небе и сказать: «Да, около этой звезды вращаются планеты»», - говорит учёный.
За четыре года этой миссии, с 2009 по 2013 годы, «Кеплер» фиксировал свой пристальный взор на одном участке неба и наблюдал за светом местных звёзд. Если планета, мчащаяся по своей орбите, вдруг проходит перед звездой, свет последней немного тускнеет. Самыми захватывающими находками Кеплера стали экзопланеты примерно того же размера, что и Земля, и которые с большей долей вероятности при этом имели жидкую воду.
Несмотря на вдохновляющие обязанности, Муллали всё же оставил астрономию ради работы в компании под названием Orbital Insight, которая занимается графическим анализом космических снимков. «Я чувствовал, что я дал астрономии очень многое, и потому я был готов попробовать что-нибудь ещё», - делится воспоминаниями учёный. Но прямо перед этим он написал прощальное письмо вместе с другими четырьмя научными сотрудниками. В статье он указал на потенциальные проблемы с частью открытий «Кеплера»; а как следствие и на то, что несколько похожих на Землю экзопланет скорее всего никогда не существовали.
А как же те планетарные транзиты, которые наблюдает Кеплер? К сожалению, некоторые явления могут имитировать их; например, звезда, проходящая перед другой звездой, либо инструментальные побочные эффекты от самого Кеплера. Астрономы должны исключить эти ложные срабатывания, чтобы объявить планету планетой. Инструментальный вопрос, как утверждает прощальное письмо Муллали, является значительным и недостаточно рассмотренным для малых планет, которым нужно от 200 дней на путь по орбите вокруг своих звезд. Другими словами, для таких планет, как наша.
«Фергал сказал бы: «все эти планеты - ерунда»», - пишет астроном Крис Берк в том же письме, - «Но я бы сказал: «Нет, они в порядке»». Но когда команда стала копаться в данных, несогласие Берка начало колебаться. «К сожалению», - признаёт он, - «Я должен был прийти к выводу, что он, вероятно, был более прав, чем я». Астрономы находили в космосе зеркальные отражения нашей Земли, но критика Муллали с коллегами может быть трещиной в этих зеркалах.
Давайте поясним. «Кеплер» действительно проделал фантастическую работу. Любой анализ производительности подтвердил бы, что телескоп не только оправдал, но уже и превзошел ожидания от своей основной миссии, хотя его работа продолжается и сегодня, уже на вторичной миссии под названием K2. Всё это изменило наш взгляд на звездные системы, подобные солнечным.
Но каждая из находок «Кеплера» нуждается в подтверждении, чтобы выйти из статуса «кандидата на планету» на уровень выше, который может наступить, когда другой телескоп примет прямое изображение планеты или хотя бы увидит, что блеск звезды действительно периодически колеблется, подтягиваемый гравитацией планеты.
Но следить за «кандидатами на планету» таким образом - это большой расход ресурсов. И это не представляется возможным для малых планет около слабых звезд, особенно с длинными орбитами. Поэтому астрономы обратились к другому средству подтверждения: «статистическая валидация». Если есть 99-процентная вероятность того, что кандидат от «Кеплера» не является ложным, астрономы считают, что это подтверждено. Такого рода анализ они могут делать массово.
Однако в своём новом письме Муллали, Берк и их коллеги утверждают, что нынешние методы статистики не учитывают инструментальное загрязнение, не сокращают его для планет, на которых год длится более 200 дней, и не озабочены проблемами прочих шумовых сигналов. Транзитный сигнал выглядит примерно так: —___—. Обнаружение крупной планеты означало бы большое падение уровня сигнала на этом отрезке, но часто планеты с такими характеристиками как у Земли имеют гораздо более скромные показатели, которые легко заглушить шумом. Если бы «Кеплер» был инопланетным телескопом, вращающимся вокруг далекой чужой планеты, обнаружение Земли могло бы быть так же легко заглушено инструментальным багом или помехами.
Чтобы проиллюстрировать свою точку зрения, команда указала на недавнее открытие: планета Кеплер-452b. Считается, что её радиус составляет 1,6 от радиуса Земли, её родная звезда подобна солнцу, её год примерно равен земному. В пресс-материалах НАСА в июле 2015 года планету назвали «большим старшим кузеном Земли».
Однако эта планета имела наименьшее падение сигнала из всех планет за долгие годы. И поэтому Муллали со товарищи по существу посчитали эту планету инструментальным сбоем телескопа. При повторном анализе данных «Кеплера», с учетом инструментальной контаминации, был обнаружен диапазон вероятностей того, что сигнал был от реальной планеты: от 16 до 92 процентов. Это большая разница, но в любом случае, она намного ниже 99-процентного порога определённости. «Именно поэтому Кеплер-452b больше не следует считать подтвержденной планетой», - заключил документ.
«Это не значит, что там нет планеты», - объясняет Муллали, - «пока это диапазон вероятностей между «не обязательно там» и «наверняка не существует». Кроме того, спор не столько о 452b: речь идёт о необходимости глубокого взгляда на те места, где астрономы могут ошибаться. Таким образом, название манифеста их работы «Планеты «Кеплера», похожие на Землю» не должно быть утверждено без независимого подтверждения обнаружения этих небесных тел».
Не все согласны с данным выводом, указывая, например, на то, что свет от планеты 452b упал на один из самых надежных детекторов «Кеплера». Но сейчас самое время другим астрономам разобраться с этим. Они планируют навести телескопы в сторону определённых землеподобных планет и делать прямые снимки для проверки ранее полученных сведений. И здесь вполне может выясниться, что, казалось бы, подтверждённые экзопланеты ранее никогда не существовали.
Космическая статистика также влияет на будущие исследования. Астрономы хотят знать, насколько распространены похожие на Землю экзопланеты в целом, и оценка «Кеплера» этой ситуации информирует о конструкции телескопов следующего поколения. Если существует много таких миров, «вам не нужен такой большой инструмент», - говорит Берк, и вы можете сократить свои расходы. Но что если оценки включают слишком много ложных срабатываний, а фактический сигнал от планет не так высок, как вы думали? Тогда более дешёвый телескоп не справится хорошо со своей задачей.
Тем не менее, есть неплохие новости: результаты работы транзитного космического телескопа Exoplanet Survey Satellite (TESS), который будет запущен уже 16 апреля, должны быть более лёгкими для проверки. TESS сосредоточится на ярких близлежащих звездах; а это означает, что астрономы могут легко использовать наземные телескопы для подтверждения данных. Конечно, они не смогут видеть так же хорошо, как космические телескопы, но для целей TESS этого будет вполне достаточно.
Реакция научного сообщества на документ Муллали в целом была положительной. «Я видел, как планеты приходят и уходят и возвращаются снова как подтверждённые», - говорит Абель Мендес, планетарный астробиолог, который поддерживает Каталог обитаемых экзопланет, - «всё это часть нормального научного процесса».
Если вам понравилась статья - не забывайте поставить ей лайк, также можете поделиться ей в социальных сетях. Это мотивирует нас на создание новых материалов!