Student gebruikt NASA-gegevens om nieuwe details over planeten in andere zonnestelsels te onthullen

Student gebruikt NASA-gegevens om nieuwe details over planeten in andere zonnestelsels te onthullen

UChicago-student Jared Siegel heeft zes maanden besteed aan het vinden van een manier om nieuwe informatie te halen uit gegevens die zijn verzameld door de NASA-ruimtetelescoop Kepler, die op zoek was naar planeten rond verre sterren. Krediet: NASA/Ames Research Center/W. Stenzel/D. Rutter

In de afgelopen decennia is het aantal bekende exoplaneten – planeten in andere zonnestelsels – omhooggeschoten. Maar we tasten nog in het duister over een aantal details, waaronder hoe massief ze zijn en waaruit ze bestaan.

Een student aan de Universiteit van Chicago was echter in staat om enkele aanwijzingen uit gegevens te halen die de meeste wetenschappers over het hoofd hadden gezien.

Jared Siegel, BS ’22, heeft zes maanden besteed aan het analyseren van gegevens die zijn genomen door een NASA-ruimtevaartuig. Sommige van deze gegevens zaten vol statistische ruis, waardoor het moeilijk was om planeten te onderscheiden van andere verschijnselen; maar Siegel en zijn adviseur, astrofysicus Leslie Rogers, waren in staat om nuttige informatie over deze planeten te extraheren, waardoor een bovengrens werd vastgesteld voor hoe massief ze zouden kunnen zijn.

„Naarmate de resultaten vorm kregen, werden ze alleen maar spannender“, zegt Siegel, die dit voorjaar afstudeerde.

De resultaten van het onderzoek voor Siegels afstudeerscriptie zijn gepubliceerd in: Het astronomische tijdschrift.

Planeet verstoringen

Siegel en Rogers waren de gegevens aan het doorzoeken van een NASA-ruimtetelescoop genaamd Kepler, die negen jaar bezig was met het volgen van de kleine vlekjes in het licht van verre sterren. Deze blips kunnen optreden als een planeet voor de ster passeert, waardoor het licht tijdelijk wordt gedimd.

Veel wetenschappers hadden deze gegevens al geanalyseerd en vonden bewijs voor meer dan 2.600 exoplaneten. Maar Siegel en Rogers vroegen zich af of er een manier was om statistische methoden te gebruiken om nog meer inzichten te krijgen.

Hun benadering was gebaseerd op het feit dat de Kepler-telescoop veel sterren heeft gevonden die meerdere planeten om zich heen lijken te hebben, net als de aarde en haar zusterplaneten rond de zon. Het trekken van de zwaartekracht van deze planeten zal elkaars banen enigszins veranderen, vergeleken met hoe ze zouden bewegen als er maar één planeet rond een ster zou zijn. Hoe massiever de planeten, hoe sterker deze verstoringen zijn.

Siegel en Rogers redeneerden dat ze dit feit konden gebruiken om iets te zeggen over hoe massief sommige planeten zouden kunnen zijn.

„Als we weten dat er meerdere planeten in een systeem zijn, maar we zien geen grote verstoringen van de transittijden, weten we dat de planeten niet bijzonder massief kunnen zijn“, legt Siegel uit. „We zouden bijvoorbeeld kunnen zeggen dat ze waarschijnlijk geen Jupiter-massa hebben, omdat ze dan op merkbare manieren aan elkaar zouden trekken.“

Ze pasten deze logica toe op een steekproef van 170 planeten in 80 verschillende sterrenstelsels. Voor ongeveer 50 van die planeten waren ze in staat om een ​​bovengrens te stellen aan de massa van de planeet.

Dit is nuttig, legden de wetenschappers uit, omdat ze opties kunnen uitsluiten voor waaruit de planeet is gemaakt. „Je kunt bijvoorbeeld zeggen: ‚Nou, deze planeet is te licht om van puur ijzer te zijn'“, zei Siegel. „Voor meer dan twintig planeten kunnen we zeggen ‚deze planeet is te licht om uit aardachtig materiaal te bestaan.'“

De informatie helpt wetenschappers ook om de hele populatie exoplaneten beter te begrijpen. „We willen echt weten hoeveel planeten in een bepaald massabereik waarschijnlijk rotsachtig zijn, of waterwerelden of gasplaneten“, zei Rogers.

Niet-lineaire paden

De grootste uitdaging van het onderzoek was het verklaren van de ruis in de gegevens, aldus de wetenschappers.

„Veel van deze sterren zijn erg zwak en ver weg“, legt Siegel uit. „Het kan moeilijk zijn om het planeetsignaal zelf te ontwarren – er is een hoop ruis van de sterren met uitbarstingen of zonnevlekken, of instrumentele problemen. Misschien staat het hele systeem op een helling ten opzichte van ons. Je moet al deze mogelijkheden in aanmerking nemen account, dus we hebben veel tijd besteed aan het nadenken over de manieren waarop gegevens rommelig kunnen zijn.“

Het was een verhelderende ervaring voor Siegel, die in de winter van zijn eerste jaar aan de universiteit onderzoek begon te doen met faculteitswetenschappers, maar nog niet aan het roer had gestaan.

„Ik denk dat er, vooral als student, altijd de wens is om het antwoord achter in het leerboek te vinden. Maar met dit soort onderzoek kun je dat niet“, zei Siegel. „Maar uiteindelijk, toen het steeds duidelijker werd dat deze groep sterren ons begrip van de hele rest van de bevolking zou kunnen helpen, werd het alleen maar spannender.“

„Het geeft veel voldoening als adviseur om een ​​student te zien werken via het niet-lineaire pad naar het vinden van een interessant probleem om aan te werken en uiteindelijk een nieuwe bijdrage te leveren aan de karakterisering van planeten“, zei Rogers.

Siegel studeert nu astronomie als eerstejaarsstudent aan Princeton, waar hij een National Science Foundation Research Fellow is.


Student astronomie ontdekt 17 nieuwe planeten, waaronder een wereld ter grootte van de aarde


Meer informatie:
Jared C. Siegel et al, Massa-bovengrenzen voor meer dan 50 Kepler-planeten met behulp van lage-S/N-transittimingvariaties, Het astronomische tijdschrift (2022). DOI: 10.3847/1538-3881/ac8985

Geleverd door de Universiteit van Chicago

Citaat: Student gebruikt NASA-gegevens om nieuwe details over planeten in andere zonnestelsels te onthullen (2022, 24 oktober) opgehaald op 24 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-student-nasa-reveal-planets-solar. html

Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert