马克斯·普朗克学会比尔吉特·克鲁姆豪雅 星蚀:当一颗系外行星经过它的太阳前面时，它的亮度以一种特有的方式变化
这种中转方法是天文学家最常用的工具之一
信用:MPS/Rene Heller 马克斯·普朗克太阳系研究所的勒内·海勒和他的团队在开普勒太空望远镜的数据中发现了不到18颗以前被忽视的系外行星，这已经引起了科学界的注意
现在他们又一次成功了，这一次他们找到了一颗类似地球的行星，围绕着一颗类似太阳的恒星运行
博士的新方法有什么特别之处
海勒和他的团队？ 迄今为止，大多数系外行星都是通过所谓的凌日法发现的
这种方法是如何运作的，为什么会如此成功？ 勒内·海勒:在使用凌日法时，我们寻找一颗恒星的重复短暂变暗，这是由从地球上看时一颗行星经过该恒星的前方而引起的
这一事件被称为过境
然而，当你看着一颗随机选择的恒星时，你通常不知道它是否有一颗凌日行星，甚至一颗行星也不知道
为了找到新的凌日，我们通常必须长时间不间断地观察一颗恒星，通常是几周，有时是几年
但这还不够:为了让这种运输方法起作用，当从地球上看时，我们需要在行星围绕其恒星的轨道平面上
平均来说，只有大约百分之一的系外行星是如此
所以我们需要连续观察成百上千颗恒星
因此，中转法并不比其他方法更有前途，而是像谚语所说的大海捞针
它的成功主要是基于美国宇航局开普勒太空望远镜对大量恒星的连续观测
自2009年以来，开普勒已经发现了数千颗系外行星，总数超过了今天已知的所有系外行星的一半
近年来，你成功地改进了通常的运输方法
你的诡计是什么？ 直到几年前，通过望远镜传送给我们的大量数据使得我们有必要到处简化计算机辅助搜索算法
事实上，一些标准的搜索算法首先使用所谓的数据“宁滨”来降低数据质量，然后在低分辨率数据中搜索过渡
只有这样才有可能分析大量的恒星，每颗恒星都在几天或几周的可容忍时间内进行多年的连续亮度测量
然而，在过去的几年里，计算能力的进步使我们能够使用一种改进的算法
我的同事和信息技术专家迈克尔·希普克和我现在已经完善了太阳系外行星凌日搜索的标准程序，只需避免使用宁滨的数据
增加的计算机工作负荷的一部分可以被现代的中央处理器所吸收，但是我们也必须从头开始设计计算机代码，使其尽可能高效
现在它甚至可以在标准笔记本电脑上工作
所以你甚至可以在火车上找到一颗系外行星，膝盖上放着一台笔记本电脑
你能找到多少颗被忽视的系外行星？ 到目前为止，我们已经在开普勒数据中公布了18个发现
韩国国际协力团-456
04号现在是我们已经确认的第19颗系外行星，以前被标准搜索技术忽略了
事实上，我们又发现了几十名候选人，在向社区报告之前，我们正在对他们进行更详细的研究
毕竟，我们不想把测量误差当成一个星球来卖
除了我们自己用升级后的算法进行搜索，我们甚至看到其他研究团队下载我们的代码，并将其用于自己的搜索
如果我们的算法成为系外行星过境搜索的新标准，我不会感到惊讶
开普勒太空望远镜的数据现在可能已经得到了彻底和决定性的分析
尽管如此，你还期望进一步发现更小的行星吗，也许和地球一样大？ 我同意，使用传统方法，在开普勒数据中发现系外行星的可能性可能已经用尽
也就是说，我们用新算法进行的第一次搜索表明，用这种方法仍然可以在数据中有令人兴奋的发现
就好像每个人都用扫帚扫完了数据，我们现在用一套细致的簸箕和刷子收集剩下的面包屑
但与你从地板上捡起的垃圾不同，是这些微小的碎屑，地球大小的行星，它们是系外行星科学中最珍贵的发现
在九年的运行中，开普勒记录了大约15万颗恒星的测量数据
你如何决定哪些明星值得一秒，仔细看看？ 仔细选择要重新检查的恒星对我们以前的发现至关重要
我们使用了一个小而有价值的技巧:我们不仅仅是从开普勒任务的15万颗恒星中随机选择一颗；相反，我们把重点放在了任务的第二部分，即所谓的K2任务，在这个任务中，已经在总共517颗恒星周围发现了凌日行星
为了检验我们的方法是否真的比以前的方法更好，我们简单地重新审视了这517颗恒星的所有亮度测量值，并寻找到目前为止可能已经错过的其他行星
结果，我们不仅发现了所有已知的系外行星，还发现了18个新的系外行星
这听起来不多，517个中有18个
然而，重要的不仅仅是行星的数量
更重要的是，我们所有新发现的行星都和地球差不多大，因此比大多数已知的系外行星小得多
当然，这也是他们最初被错过的原因
经过对K2数据的筛选，我们现在已经将搜索范围扩大到了从2009年到2013年第一次开普勒任务的4000多条光线曲线
我们又一次成功了
1
9地球半径候选行星KOI-456
04围绕类太阳恒星开普勒-160只是我们的第一个出版物
你为什么说韩国国际协力团-456
04作为行星候选人？ 从形式上来说，这颗假定行星的信号以85%的概率通过了我们的一项统计测试
这意味着这个信号有85:15，或几乎6:1的概率是由一颗行星真正引起的，而不是由数据的随机统计变化或仪器效应引起的
六比一，我会说这是一个很好的选择
但是作为天文学家，我们希望在我们正式授予候选人行星地位之前，信号的概率为99%，概率为99比1
目前，韩国国际协力团-456
04仍然是一个好的候选人
为什么如此仔细地检查单个恒星系统很重要？我们从这样一个个案中学到了什么？ 人类投入了大量的资金和工作，但也全心全意地对最有趣的系外行星或候选行星进行后续观察
即使太空研究的财政投资只有军事预算的千分之一，我们也不想浪费宝贵的观察时间
从某种意义上说，地基和空间望远镜的观测时间价值数十亿欧元或美元，我们当然希望避免把时间花在感兴趣的观测目标上——结果发现目标并不存在
这就是为什么我们煞费苦心地在我们的研究中统计确定行星的状态
严格来说，对行星或候选行星的描述是迄今为止最耗时的部分
我的同事迈克尔·希普克和我已经成功地发现了韩国国际协力团-456
2019年5月04日，经过仅仅几天的计算机辅助数据搜索
下一步，开普勒-160恒星周围行星系统的极其复杂的表征，花了很长时间，但我们在方法的自动化方面学到了很多
下一次我们会更快，在第一次检测后，我们不需要再花一年的时间来做候选人审查
好消息是我们已经在开普勒数据中发现了几十个更有希望的候选者
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