Die X-Akten der Astronomie: KIC 8462852 – für große und kleine Taucher

Dank immer besserer Technologie, innovativer Ansätze und internationaler Zusammenarbeit blüht die Astronomie auf. Während viele Beobachtungen helfen, Theorien zu verfeinern oder zu sortieren, gibt es immer Entdeckungen, die nicht zu passen scheinen. Geheimnisvolle Signale, angebliche Verstöße gegen die Naturgesetze und – bisher – Phänomene, die nicht erklärt werden können. Die Öffentlichkeit diskutiert dann gerne, ob es Spuren außerirdischer Intelligenz gibt, Wissenschaftler wissen, dass es am Ende immer eine natürliche Erklärung gibt. Aber überall wird die Fantasie angeregt.

In einer Reihe von Artikeln über Aufzüge online werden wir in den kommenden Wochen einige dieser astronomischen Abweichungen von einer aktuellen Sammlung vorstellen und erklären, warum alle Versuche, sie zu erklären, bisher gescheitert sind.

Der letzte Teil unserer X-Files handelt wieder von Fixsternen. Eine große Klasse von Sternen ist veränderbar; Sie ändern ihre Helligkeit von Zeit zu Zeit oder selten. Es gibt eine Vielzahl von Ursachen für solche Helligkeitsschwankungen, z. B. enge Doppelsternpartner, die sich gegenseitig bedecken, solche, die sich aufgrund der temperaturabhängigen Transparenz der inneren Schichten von Zeit zu Zeit ausdehnen und zusammenziehen, und solche, die sich manchmal in Staub einhüllen Nennen Sie die wichtigsten Klassen.

In den letzten Jahren wurden jedoch mehrere Sterne gefunden, deren Helligkeitsänderungen unerklärlich erscheinen. Eine Reihe von Erklärungen wurde versucht – natürlich die unvermeidlichen Dyson-Sphären – aber niemand überzeugt wirklich. Was steckt wirklich hinter den „Great Dippers“ und „Random Transiters“?

Planetenjagd an Ihrem Schreibtisch zu Hause

Sie benötigen kein Teleskop, um astronomische Entdeckungen zu machen. Sie müssen nicht einmal Wissenschaftler sein. Zum Beispiel kann jeder teilnehmen über ein Zooniverse-Projekt. Forscher erstellen Datensätze, die zu umfangreich sind, um von der Öffentlichkeit zur Analyse gesehen zu werden. Weil menschliches Auge und menschlicher Verstand mehr erkennen als die Bewertung von Computeralgorithmen. Nach der Registrierung für ein ausgewähltes Projekt und einer kurzen Schulungssitzung ist es Zeit für die Klassifizierung. Was für ein Objekt ist das oder das? Welcher Typ ist diese Galaxie? Welche Objekte auf dem Bild haben sich bewegt? Hat die Lichtkurve des Sterns eine Neigung?

1,6 Millionen Freiwillige haben sich angemeldet, um die Daten, die meist in Form von Bildern oder Grafiken dargestellt werden, kostenlos und einfach zu durchsuchen, um die Wissenschaft mit ihrem persönlichen Engagement ein wenig weiter voranzutreiben. Mit etwas Glück könnten Sie sogar etwas Ruhm erlangen und schließlich Mitautor einer wissenschaftlichen Publikation werden. Wie Adam Szewczyk, Daryll LaCourse und neun andere Amateurforscher über einen Artikel der Hauptautorin Tabetha S. Boyajian aus dem Jahr 2015.

Das von Yale-Professorin Debra Ann Fischer initiierte Zooniverse-Projekt „Planet Hunters“ hat das Thema, die Lichtkurven des Kepler-Weltraumteleskops nach subtilen Spuren von Finsternissen zu durchsuchen, die darauf hindeuten, dass Planeten vor einem älteren Stern vorbeiziehen, wenn wir möchten Schauen Sie zufällig auf den Rand der Umlaufbahn um den Stern von der Erde (Transitmethode). Vom 13. Mai 2009 bis 12. Mai 2013 starrte Kepler auf ein Feld von ungefähr 190.000 Zielsternen im Sternbild Schwan und maß die Helligkeit aller Sterne jede halbe Stunde (manchmal alle 5 Minuten) mit einer Genauigkeit von 30 ppm (parts per million).

Dies war auch notwendig, weil ein Planet wie die Erde mit einem Solardurchmesser von 1/109 nur 1/109² = 0,000084 = 0,0084% = 84 ppm der Sonnenoberfläche mit einem entsprechend geringen Helligkeitsverlust während des Transports vor a bedeckt Stern wie die Sonne. . Die meisten Sonnenflecken sind deutlich größer als die Erde, aber entsprechende Flecken auf Sternen verursachen andere Formen von Lichtkurven, zum Beispiel, weil ein Fleck am Rand des Sterns perspektivisch komprimiert erscheint, stark elliptisch ist und langsam kreisförmiger wird, wenn er sich zum Stern dreht Die Mitte des Sterns dreht sich. Planetensilhouetten sind immer kreisförmig und bewegen sich normalerweise schneller (innerhalb von Stunden) vor dem Stern, als ein Sternfleck über den sichtbaren Sternenkreis rollt (innerhalb von Tagen oder Wochen).

Die Milliarden von Einzelmessungen wurden mit einer Reihe von Algorithmen nach „Eintauchen“ durchsucht, d. H. Kleinen Tauchgängen. Solche Einbrüche in der Lichtkurve müssen symmetrisch sein – eine Planetenscheibe bewirkt eine spiegelsymmetrische Änderung am Eingang, wenn Sie die Heckscheibe verlassen. Sie müssen auch U-förmig sein: Die Helligkeit nimmt schnell ab, wenn der Planet vom ersten Kontakt mit der Sternenkante bis zu seinem vollen Durchmesser vor die Sternscheibe tritt, und sinkt dann langsam ab, wenn er sich von der dunklen Kante entfernt. Sterns rücken näher an die leichtere Mitte, bevor die Kurve zum Ausgang zurückkehrt. Die Algorithmen suchten nicht einmal nach großen Finsternissen; Sie könnten von variablen Sternen stammen, aber nicht von Planeten.

Ein bizarrer Tauchgang

Wahrscheinlich war es der Kandidat von ‚Planet Hunters‘, der Amateurastronom Adam Szewczyk aus Toronto, der 2011 ab dem 21. Mai 2009 ein asymmetrisches, V-förmiges, 0,5 Prozent tiefes viertägiges Lichtkurvenprofil des Sterns KIC 8462852 bemerkte eine Woche nach Beginn der Mission, die er im Diskussionsforum von Planet Hunters erwähnte (KIC steht für „Kepler-EingangskatalogDer Veteran von Planet Hunter, Daryll LaCourse, der bereits Zehntausende von Lichtkurven ausgewertet hat, findet den „Tauchgang“ in der Lichtkurve ebenfalls sehr seltsam und sagte Dr. Tabetha Boyajian wurde per E-Mail benachrichtigt. , die während ihrer Postdoktorarbeit in Yale mit den Planet Hunters in Verbindung stand. Sie dachte zunächst, das Signal sei ein Messfehler, aber die Planetenjäger hatten die Lichtkurve bereits mehreren Glaubwürdigkeitstests unterzogen, die auf der Website verfügbar waren und die sie alle bestanden hatten. Sie konnten die seltsame Verdunkelung nicht erklären, aber schließlich suchten sie nach Planeten und ihr sah nicht so aus, und der Fall war vorerst abgeschlossen.

Am 5. März 2011, 792 Tage nach Beginn der Mission, verursachte KIC 8462852 erneut eine Abnahme der Helligkeit, diesmal um satte 16 Prozent seiner Helligkeit – ein Planet müsste 40 Prozent des Sterndurchmessers haben eine so starke Sonnenfinsternis verursachen. Eigentlich war es der fünfte Sprung in die Lichtkurve; In Keplers ersten zwei Beobachtungsjahren wurde mehr gefunden, weniger tief und vollständig aperiodisch, im Gegensatz zu dem, was man von einem kreisenden Planeten erwarten würde. Dip Nummer 6 folgt nach 1206 Tagen am 21. April 2012 und am 5. Februar kündigte Dip Nummer 7 eine Reihe von vier Finsternissen innerhalb von 90 Tagen an. Die letzten drei extrem unregelmäßigen, bis zu 21 Prozent tiefen und mit mittleren Höchstwerten vor dem Scheitern des zweiten der vier Fans endete die Kepler-Mission abrupt. Das Weltraumteleskop konnte später in einem speziellen Modus wieder fit gemacht werden, musste jedoch nach neuen Zielfeldern suchen (mit der Sonne hinter Ihnen), damit KIC 8462852 nicht mehr beobachtet werden konnte.