Открытие исследователей основано на методике, разработанной в Принстоне, которая позволяет ученым эффективно анализировать тысячи сигналов, идентифицированных Кеплером, чтобы определить, какие из них, скорее всего, вызваны планетами, а какие — внепланетными объектами, такими как звезды. Этот автоматизированный метод, реализованный в общедоступном пользовательском пакете программного обеспечения под названием Vespa, вычисляет вероятность того, что сигнал на самом деле вызван планетой.Исследователи использовали Vespa для вычисления значений надежности более 7000 сигналов, определенных в последнем каталоге Кеплера, и проверили 1284 планеты с достоверностью 99%.
Они также независимо подтвердили более 700 дополнительных сигналов планет, которые уже были подтверждены как планеты другими методами. Кроме того, исследователи определили 428 кандидатов как вероятные «ложные срабатывания» или сигналы, генерируемые чем-то другим, кроме планеты.Тимоти Мортон, ведущий автор исследования и ассоциированный исследователь астрофизических наук из Принстона, разработал Vespa, потому что огромный объем данных, собранных Кеплером с момента его запуска в 2009 году, сделал традиционный метод подтверждения планет прямым наземным последующим наблюдением. несостоятельно, сказал он. Последующие наблюдения данных Кеплера подтвердили немногим более тысячи планет до объявления Принстонского НАСА.
«Vespa — это кульминация перемены в нашем подходе к этим опросам с большими объемами данных», — сказал Мортон. «Эта новая проблема, созданная Кеплером, заключается в том, что теперь у нас есть тысячи новых кандидатов в планеты. Астрономы знали, что мы не можем следовать всем этим традиционным способом, но не было ничего, что могло бы заменить это. Теперь этот результат дает точное представление о том, как вероятно, каждый обнаруженный объект представляет собой планету ».Кеплер, который завершил сбор данных для своей основной миссии в 2013 году, работал, точно измеряя яркость многих звезд одновременно.
Спутник искал звезды, которые демонстрировали слабое и регулярное затемнение, что указывает на то, что орбитальная планета проходит перед этой звездой или проходит мимо нее.Однако некоторые сценарии могут имитировать сигнатуру проходящей планеты, например, две звезды, вращающиеся вокруг друг друга, и давать ложноположительный сигнал. По словам Мортона, различие между истинными планетами и ложными срабатываниями является одной из центральных задач любого исследования транзитных планет.Джошуа Винн, доцент физики Массачусетского технологического института и бывший член команды Кеплера, сказал, что эффективные методы подтверждения планет станут более важными, поскольку НАСА планирует и запустит больше космических телескопов, таких как спутник для исследования транзитных экзопланет ( TESS), где ожидается открытие десятков тысяч экзопланет.
По словам Винна, заместителя директора по науке TESS, процесс подтверждения данных Кеплера по одному является препятствием для ученых, делающих столько открытий на основе данных, сколько они могли бы сделать.«Скорость передачи данных [TESS] будет даже выше, чем у Kepler, что сделает еще более важным наличие надежных алгоритмов для расчета вероятности того, что данный сигнал действительно исходит от планеты, а не от« самозванца »», — сказал Винн. , который знаком с исследованием Vespa, но не принимал в нем участия.
«Мортон и его коллеги предоставили автоматизированные и эффективные средства оценки вероятности того, что данный сигнал исходит с планеты», — сказал он. «Это именно то, что нужно сообществу экзопланет, чтобы отличить настоящее золото от подделок».Метод Vespa работает путем сравнения деталей сигнала проходящей планеты — в частности, его продолжительности, глубины и формы — с смоделированными планетарными и ложноположительными сигналами, чтобы указать тип сигнала, который, скорее всего, является кандидатом.
В то же время Vespa учитывает прогнозируемое распределение и частоту типов звезд в галактике, от которой исходит сигнал, чтобы определить шансы на существование планеты с анализируемыми характеристиками.По словам Мортона, Vespa была разработана в качестве дополнения к внутренней проверке данных Kepler. Сигнал из необработанных данных Кеплера назначается кандидатом в планету после серии тестов в конвейере обработки данных, которые предназначены для того, чтобы отсеять как можно больше самозванцев.
По словам Мортона, эти процедуры исключают большую часть ложных срабатываний. Фактически, более 3000 сигналов из последнего каталога уже были идентифицированы как ложные срабатывания задолго до того, как Мортон применил недавний анализ Vespa. По словам Мортона, Vespa с большей вероятностью подтвердит внутреннее решение о том, что сигнал пришел с маленькой планеты из-за их частоты и однозначности.
«Если у вас есть что-то, что проходит все эти испытания, то это, скорее всего, планета», — сказал Мортон. «Мы знаем, что малые планеты — обычное явление, поэтому, если Кеплер видит кандидата на небольшую планету и он проходит строгую внутреннюю проверку, это с большей вероятностью будет планетой, чем ложным срабатыванием, потому что этот сигнал трудно имитировать с чем-либо еще».С другой стороны, если планета-кандидат имеет характеристики планеты размером с Юпитер, Vespa с меньшей вероятностью подтвердит ее как планету. По словам Мортона, сигнал вполне может исходить от чего-то еще из-за относительной редкости планет размером с Юпитер.
Число кандидатов в планеты в три-четыре раза больше, чем Юпитер, а это означает, что Кеплер, скорее всего, обнаружил системы с двумя звездами, в которых одна звезда проходила впереди другой.«Легче имитировать что-то размером с Юпитер, и мы знаем, что планеты размером с Юпитер встречаются реже», — сказал Мортон. «Таким образом, вероятность того, что кандидат размером с Юпитер на самом деле является планетой такого размера, обычно относительно мала».