p René Heller, do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar, já alertou a comunidade científica quando ele e sua equipe descobriram nada menos que 18 exoplanetas previamente esquecidos nos dados do Telescópio Espacial Kepler. Agora eles conseguiram novamente, desta vez para encontrar um planeta parecido com a Terra orbitando uma estrela parecida com o sol. O que há de tão especial no novo método do Dr. Heller e sua equipe? p A maioria dos exoplanetas foi encontrada até agora usando o chamado método de trânsito. Como esse método funciona e por que é tão bem-sucedido?

p René Heller:Ao usar o método de trânsito, procuramos por curtos dimmings repetitivos de uma estrela, que são causados ​​por um planeta que passa na frente da estrela quando visto da Terra. Este evento é chamado de trânsito. Quando você olha para uma estrela escolhida aleatoriamente, Contudo, você normalmente não sabe se tem um planeta em trânsito ou mesmo um planeta. Para encontrar novos trânsitos, normalmente temos que olhar para uma estrela por muito tempo e sem pausa, normalmente por semanas e às vezes por anos. Mas isso não é suficiente:para o método de transporte funcionar, precisamos estar no plano orbital do planeta em torno de sua estrela, quando visto da Terra. Na média, este é apenas o caso para cerca de cada centésimo exoplaneta. E então precisamos observar centenas e milhares de estrelas continuamente.

p O método de trânsito, portanto, não é mais promissor do que outros métodos, mas sim se assemelha à proverbial busca por uma agulha em um palheiro. Seu sucesso é baseado principalmente na observação contínua de um grande número de estrelas pelo Telescópio Espacial Kepler da NASA. Kepler descobriu milhares de exoplanetas desde 2009, no total, mais da metade de todos os exoplanetas conhecidos hoje.

p Nos últimos anos, você conseguiu melhorar o método de trânsito usual. Qual é o seu truque?

p Até alguns anos atrás, as grandes quantidades de dados transmitidos a nós por telescópios tornaram necessário simplificar nossos algoritmos de busca assistida por computador aqui e ali. Na verdade, alguns algoritmos de pesquisa padrão primeiro degradaram a qualidade dos dados usando o que é chamado de 'binning' de dados, e, em seguida, procurou trânsitos nos dados de baixa resolução. Só isso tornou possível analisar a grande quantidade de estrelas, cada um com anos de medições contínuas de brilho dentro de períodos de tempo toleráveis, como alguns dias ou semanas. Nos últimos anos, Contudo, o progresso no poder da computação nos permitiu usar um algoritmo refinado.

p Meu colega e especialista em TI Michael Hippke e eu agora refinamos o procedimento padrão para pesquisas de trânsito de exoplanetas simplesmente evitando o armazenamento de dados. Parte da carga de trabalho aumentada do computador pode ser absorvida pela capacidade da CPU moderna, mas também tivemos que projetar o código do computador do zero para torná-lo o mais eficiente possível. Agora ele funciona até mesmo em um laptop padrão. Assim, você pode até encontrar um exoplaneta em uma viagem de trem com um laptop nos joelhos.

p Quantos exoplanetas esquecidos você conseguiu rastrear?

p Até aqui, publicamos 18 descobertas nos dados do Kepler. KOI-456.04 é agora o 19º exoplaneta que identificamos e que foi previamente esquecido pelas técnicas de pesquisa padrão. Na verdade, detectamos mais algumas dezenas de candidatos, que estamos estudando mais detalhadamente antes de relatá-los à comunidade. Afinal, não queremos vender um erro de medição como um planeta. Além de nossas próprias pesquisas com o algoritmo atualizado, vimos até mesmo outras equipes de pesquisa baixando nosso código e usando-o em suas próprias pesquisas. Eu não ficaria surpreso se nosso algoritmo se tornasse o novo padrão para pesquisas de trânsito de exoplanetas.

p Os dados do Telescópio Espacial Kepler provavelmente foram completa e conclusivamente analisados ​​até agora. No entanto, você espera novas descobertas de planetas menores, talvez tão grande quanto a Terra?

p Usando métodos tradicionais, as possibilidades de encontrar exoplanetas nos dados do Kepler provavelmente se esgotaram, Eu concordo. Dito isto, nossas primeiras pesquisas com nosso novo algoritmo mostram que, com esse método, ainda há descobertas interessantes a serem feitas nos dados. É como se todo mundo tivesse varrido os dados com suas vassouras e agora estivéssemos coletando as migalhas restantes com uma pá de lixo meticulosa e um conjunto de pincéis. Mas diferente do lixo que você coletaria do chão, são essas pequenas migalhas, Planetas do tamanho da Terra, que são as descobertas mais preciosas da ciência dos exoplanetas.

p Durante os nove anos de operação, Kepler registrou dados de medição de cerca de 150, 000 estrelas. Como você decide quais estrelas valem um segundo, olhar mais de perto?

p A seleção cuidadosa das estrelas a serem reexaminadas foi crucial para nossas descobertas anteriores. Usamos um truque pequeno, mas valioso:não escolhemos aleatoriamente um dos 150, 000 estrelas da missão Kepler; em vez de, nos concentramos na segunda parte da missão, a chamada missão K2, em que já haviam sido descobertos planetas em trânsito em torno de um total de 517 estrelas. Para verificar se nosso método é realmente melhor do que os métodos anteriores, simplesmente revisitamos todas as medições de brilho dessas 517 estrelas e procuramos planetas adicionais que podem ter sido perdidos até agora.

p Como resultado, nós não apenas encontramos todos os exoplanetas previamente conhecidos, mas também descobrimos 18 novos. Isso pode não parecer muito, 18 de 517. Não é apenas o número de planetas que é importante. Mais importante é o fato de que todos os nossos planetas recém-descobertos são aproximadamente do mesmo tamanho que a Terra e, portanto, muito menores do que a maioria dos exoplanetas conhecidos. Claro que é por isso que eles inicialmente foram perdidos.

p Depois de examinar os dados do K2, agora estendemos nossa pesquisa para mais de 4.000 curvas de luz da primeira missão Kepler de 2009 a 2013. E novamente tivemos sucesso. O candidato planetário KOI-456.04 de 1,9 raio da Terra em torno da estrela semelhante ao Sol Kepler-160 é apenas a nossa primeira publicação.

p Por que você fala de KOI-456.04 como um candidato planetário?

p Falando formalmente, o sinal desse planeta presumido passa em um de nossos testes estatísticos com uma probabilidade de 85 por cento. Isso significa que as chances são 85:15, ou quase seis para um, que este sinal é genuinamente causado por um planeta e não por uma variação estatística aleatória dos dados ou por um efeito instrumental. Seis para um, Eu diria que é uma boa aposta. Mas, como astrônomos, queremos que o sinal tenha uma probabilidade de 99 por cento, uma chance de noventa e nove para um, antes de concedermos formalmente o status planetário ao candidato. Por enquanto, KOI-456.04 continua sendo um bom candidato.

p Por que é importante examinar um único sistema estelar tão de perto? O que aprendemos com esse caso individual?

p A humanidade investe fundos e trabalho consideráveis, mas também de coração e alma, em observações posteriores dos exoplanetas ou candidatos planetários mais interessantes. Mesmo que os investimentos financeiros em pesquisas espaciais sejam apenas cerca de um milésimo do orçamento militar, não queremos desperdiçar o valioso tempo de observação. Em algum sentido, O tempo de observação do telescópio terrestre e espacial vale bilhões de euros ou dólares e certamente queremos evitar gastar esse tempo em um alvo de observação interessante - apenas para descobrir que o alvo não existe.

p É por isso que nos esforçamos muito em nosso estudo para determinar estatisticamente o status planetário. Estritamente falando, esta caracterização do planeta - ou candidato a planeta - foi de longe a parte mais demorada. Meu colega Michael Hippke e eu já tínhamos conseguido descobrir KOI-456.04 em maio de 2019, depois de apenas alguns dias de pesquisas dos dados com o auxílio do computador. O próximo passo, a caracterização extremamente complexa do sistema planetário em torno da estrela Kepler-160, demorou muito, mas aprendemos muito com relação à automação de nossos métodos. Da próxima vez seremos mais rápidos e não levará mais um ano para fazer a verificação do candidato após a primeira detecção. E a boa notícia é que já encontramos mais algumas dezenas de candidatos promissores nos dados do Kepler.