一些天文学家正在质疑太阳系外可能发现的最像地球的行星的存在,这是基于对档案数据的重新审查。
开普勒452 b是由美国宇航局的开普勒太空望远镜发现的,并于2015年宣布。当时,它看起来像是天文学家所期望的地球类似物:比我们的地球略大、质量更大,并且在一个围绕着一颗与我们的太阳非常相似的恒星的385天宜居轨道上运行。
但是,开普勒452 b距离我们大约1,000光年,太过于微弱,难以进行后续研究。它的明显存在完全基于开普勒主要任务期间收集的数据,该任务从2009年运行到2013年,后来因设备故障而中断。在此期间,航天器持续盯着天空中的一小片区域,等待那里的任何恒星因行星穿过其表面而产生的阴影而几乎无法察觉地变暗。这种“凌日”是开普勒发现绝大多数行星的方式;但是,除了行星之外,许多事物都可能导致恒星略微变暗,从而导致比发现新世界更多的误报。对于任何被确认为真实的候选行星,都必须至少观察到三次凌日。由于其较长的轨道周期,开普勒452 b在望远镜的主要任务结束之前勉强满足了这一最低标准——但是许多其他更具技术性的测试使开普勒团队确信该行星有99%的真实可能性。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
在一项新的分析中,该分析于上个月在被《天体物理学杂志》接受的论文中报告,研究人员采取了一种极其统计的方法来考虑任何给定的行星候选者——平均计算出开普勒任务整个跨度以及每个仪器的总体误差。在这个过程中,他们说他们学会了更好地将真实的行星信号与天体物理学上的误报或仪器噪声区分开来。天文学家们凭借对开普勒怪癖的更深入了解,认为他们可以更容易地标记出航天器的微小缺陷可能损害数据的位置和方式。作者使用这种方法重新审查了来自100,000多颗恒星的开普勒数据,希望找到更快确认强大的行星候选者并提高验证边缘候选者几率的方法。他们的批量再分析表明,轨道周期小于200天的世界非常容易确认,因为这些行星的凌日重复的次数足以显示出任何背景仪器或天体物理噪声之外的清晰趋势。但是作者发现,由于开普勒主要任务的过早结束,确认周期较长的小型、相对地球大小的行星变得更加困难。考虑到这一点,他们将目光投向了在这些约束条件下最边缘的目标之一:开普勒452 b。
“我的共同作者和我专注于开普勒452 b的原因是,它是迄今为止已确认的最长周期,[也是]最微弱的信号,” 该研究的合著者、SETI研究所的科学家、负责开普勒任务的杰夫·考夫林说。
考夫林和他的同事们在他们改进的信噪比阈值下,通过几个新的模拟运行了开普勒452 b的数据,特别关注航天器仪器中微小缺陷可能造成的污染。他们发现这颗行星有高达92%和低至16%的真实可能性。“没有证据表明它不是一颗行星,”考夫林说。“但它不是99%。”(他补充说,但他个人认为它真实的可能性“超过50%”。)
一些候选者可以使用另一种技术进一步检查,该技术寻找因轨道天体的引力牵引而导致的恒星中的“摆动”,但是开普勒452 b距离太远且太小,无法进行此操作。将其作为候选者保留的最大希望是哈勃太空望远镜,它可以用来观察假定行星的下一次凌日,预计将在本月晚些时候发生。“我们知道下一次凌日应该何时发生,误差在几个小时之内,”开普勒的前共同研究员兼任务科学家、开普勒452 b发现论文的合著者娜塔莉·巴塔利亚说。
巴塔利亚认为,考夫林和他的共同作者只是在强调许多系外行星声明中一个过于常见且早已众所周知的问题:研究通常只考虑天体物理现象,而不考虑可能降低数据质量的仪器问题。但她也声称考夫林和同事的研究存在一些潜在问题——特别是其对分析开普勒数据采取的统计方法(而不是逐案分析)。她说,在平均计算出一个好的候选信号与否时,该研究忽略了开普勒452 b最初如此有希望的因素。
巴塔利亚说,考夫林及其同事使用的方法没有考虑到开普勒的实际问题区域,这些区域是通过多年的艰苦工作发现和定义的。例如,它的某些探测器的工作效果优于其他探测器。开普勒仪器有21个分段探测器——每个探测器都映射到天空中的特定恒星区域——并且用于检测开普勒452 b的分段以产生比其他被证明存在问题的分段更清晰、更清晰的数据而闻名。她说,“当你计算开普勒行星候选者整个目录的平均可靠性时,你是在对所有探测器进行平均。” 这并没有考虑到开普勒452 b信号的实际优势,人为地降低了检测的置信度。她补充说,最初的检测实际上有三千分之一的错误可能性。“你想要使用对数据的最佳处理,而发现论文的数据集稍微干净一些。”
在被要求置评时,美国宇航局的一位发言人称对开普勒452 b的质疑“是科学方法的一个运作例子,也是科学在新的信息挑战我们修改我们的想法并微调我们的假设时不断发展的过程。我们欢迎辩论,因为它会导致我们在系外行星科学和天文学其他领域的知识不断增长。”
在发送给参与该项目的开普勒科学家的电子邮件中,来自美国宇航局系外行星科学研究所(负责管理该研究所的“系外行星档案”目录)的代表写道,开普勒452 b现在应该保持其作为行星的地位:“这篇新论文尚未明确表明开普勒452 b信号起源于仪器。虽然外部可靠性仍然很高,但内部可靠性低于2015年原始论文中声称的可靠性。目前,系外行星档案已选择将开普勒452 b保留在已确认的行星表中,直到发表更明确的反驳。”
目前唯一可以解决这场辩论的仪器是哈勃望远镜,考夫林说这“仍然是一个挑战”。但是开普勒452 b的下一次预期凌日是在4月18日——对于天文学家来说,太快了,无法在太空观测站的繁忙日程上获得宝贵的时间段。下一次凌日(如果行星真的在那里)将在2019年5月8日发生。在此之前,这颗行星的真实状态将仍然不确定——天文学家可能会继续质疑其他一些开普勒的发现。