Med hjälp av data från Kepler-rymdteleskopet har en internationell grupp astronomer upptäckt det äldsta kända planetariska systemet i galaxen - ett 11 miljarder år gammalt system med fem klippiga planeter som alla är mindre än jorden. Teamet säger att denna upptäckt antyder att planeter i jordstorlek har bildats genom det mesta av universumets 13,8 miljarder åriga historia, vilket ökar möjligheten för förekomsten av forntida liv - och potentiellt avancerat intelligent liv - i vår galax.
"Det faktum att steniga planeter redan bildades i galaxen för 11 miljarder år sedan tyder på att bebyggliga jordliknande planeter antagligen har funnits under en mycket lång tid, mycket längre än vårt solsystem," sade Dr. Travis Metcalfe, Senior Research Scientist Space Science Institute, som var en del av teamet som använde den unika metoden för asteroseismologi för att bestämma stjärnans ålder.
Stjärnan, med namnet Kepler-444, är cirka 25 procent mindre än vår sol och är 117 ljusår från jorden. Systemet med fem kända planeter är mycket kompakt, och alla fem planeter kretsar om moderstjärnan på mindre än 10 dagar, eller inom 0:08 AU, ungefär en femtedel av storleken på Mercurius bana.
"Stjärnan är något svalare än solen (cirka 5000 K vid ytan, jämfört med 5800 K)," berättade Metcalfe till Space Magazine, "men planeterna i detta system förväntas fortfarande vara mycket bestrålade och ogörvänliga i livet," med lite till inga atmosfärer.
Teamet skrev i sitt papper att systemets bebodliga zon ligger 0:47 AU från moderstjärnan och så alla planeter kretsar väl inuti till den inre kanten av Kepler-444: s 'Goldilocks-zon'.
Laget leddes av Tiago Campante, en forskar vid University of Birmingham i Storbritannien.
Planeterna hittades genom att analysera fyra års Kepler-data, eftersom rymdskeppet hade nästan kontinuerliga observationer av Kepler-444 under Keplers aktiva uppdrag. Rymdteleskopet gjorde högprecisionsmätningar av förändringar i ljusstyrka i stjärnor i sitt synfält. Det är små förändringar i ljusstyrka när planeter passerar framför sina stjärnor.
Transitsignaler indikerade fem planeter som kretsar kring Kepler-444, även om denna stjärna har en binär följeslagare, en M-dvärg, och det var en tråkig process att reta ut alla data för att bestämma vad som var planeter och inte andra stjärnor, liksom vilken stjärna planeterna kretsade runt.
Metcalfe sade att jobbet med att ”validera” planeterna genom att utesluta alla andra möjliga ”falska positiva” scenarier alltid är en stor utmaning för Kepler-mål.
Men asteroseismologi användes för att direkt mäta stjärnans exakta ålder. Asteroseismologi eller stellär seismologi lyssnar i princip till en stjärna genom att mäta ljudvågor. Ljudvågorna reser in i stjärnan och tar information tillbaka upp till ytan. Vågorna orsakar svängningar som Kepler observerar som en snabb flimring av stjärnans ljusstyrka.
Hur kan detta hjälpa till att bestämma en stjärns ålder?
"När en stjärna åldras omvandlar den väte till helium i kärnan," sa Metcalfe via e-post. "Detta förändrar medeltätheten för stjärnan över tid, och asteroseismologi ger ett mycket exakt mått på medeltätheten (från det reguljära avståndet mellan de enskilda svängningsfrekvenserna)."
Metcalfe sade att i det här fallet är osäkerheten om stjärnans ålder (och därmed planeterna, som väsentligen bildades samtidigt) endast 9%, jämfört med en typisk osäkerhet på 30-50% från andra metoder baserade på rotation (gyrochronology) eller andra egenskaper hos stjärnan.
Teamet noterade också i sitt papper att detta konstaterande också kan hjälpa till att fastställa början av planetenes era.
"Jag tror att detta system har mycket att lära oss om planetbildning och den långsiktiga utvecklingen av planetsystem," sade Darin Ragozzine, professor vid Florida Institute of Technology och en medlem av upptäckteamet, som är specialiserat på multitransitering. system. "Med en ålder av 11,2 miljarder år betyder det att detta system bildades nära början av universumets ålder."
Teamet skrev att detta konstaterande innebär att små, jordstorlekar, planeter lätt kan ha bildats vid tidiga epoker i universums historia, även när metaller var knappare.
”När jorden bildades, var denna stjärna och dess planetsystem redan äldre än vår planet är idag,” berättade Ragozzine till Space Magazine. "Vi vet inte med säkerhet om detta system har förblivit detsamma hela tiden, men det är fantastiskt att tro att den lilla inre planeten har gått runt stjärnan ungefär en biljon gånger!"
För att ta reda på mer om asteroseismologi, kolla in en webbplats som heter Pale Blue Dot Project. Metcalfe startade en ideell organisation som hjälper till att samla in forskningsmedel för Kepler Asteroseismic Science Consortium. Pale Blue Dot-projektet tillåter människor att anta en stjärna för att stödja asteroseismologi, eftersom det inte finns någon NASA-finansiering för asteroseismologi.
"Mycket av expertisen för detta finns i Europa och inte i USA, så som en kostnadsbesparande åtgärd NASA outsourcade denna forskning för Kepler-uppdraget," sade Metcalfe, "och NASA kan inte finansiera forskare i andra länder."
Metcalfe tillade att programmet "adoptera en stjärna" stödde den asteroseismiska analysen av Kepler-444, "bestämmer den exakta åldern som gör detta antika planetariska system så intressant ... Denna privata finansiering från medborgare runt om i världen har varit en ovärderlig resurs för att underlätta vår forskning och driva fantastiska upptäckter som den här. ”
Du kan hjälpa denna forskning genom att använda en av Kepler-stjärnorna eller planetariska systemen.
Denna forskning publicerades idag i Astrophysical Journal.
Lagets uppsats heter "Ett forntida extrasolärt system med fem planeter i jordstorlek."
