[Перевод] Астрономы спорят о том, нашли ли мы уже экзоспутники, или ещё нет
Есть ли у экзопланет экзоспутники? Было бы удивительно, если бы это было не так, но, как и во всех других случаях, мы не будем в этом уверены, пока не знаем об этом точно. Несколько лет назад астрономам показалось, что они обнаружили экзоспутники вокруг двух экзопланет: Kepler-1625b и Kepler-1708b. Так ли это?
В 2017 году исследователи нашли доказательства существования лун вокруг Kepler-1625b и Kepler-1708b. Это был захватывающий результат, хотя исследователи предупредили, что их выводы неокончательные. Они надеялись, что «Хаббл» сможет подтвердить наличие экзоспутников. «Наконец, мы сообщаем о доказательствах существования экзоспутника-кандидата Kepler-1625b I, которую мы кратко описываем в преддверии запланированных наблюдений объекта на космическом телескопе «Хаббл», — пишут авторы.
Совсем недавно Рене Хеллер и Майкл Хиппке написали в Nature Astronomy, что данные, на которые опирались Тичи и другие, не доказывают существование экзоспутников. «Вероятность наличия спутника на орбите Kepler-1708b явно ниже, чем сообщалось ранее», — заявил соавтор исследования Михаэль Хиппке из Зоннебергской обсерватории. «Полученные данные не свидетельствуют о существовании экзоспутника вокруг Kepler-1708b», — добавил он. Хеллер и Хиппке сказали то же самое о Kepler-1625b.
Теперь группа исследователей, включая двух авторов оригинального исследования 2017 года, которое показало наличие экзоспутника, Дэвида Киппинга и Алекса Тичи, ответила Хеллеру и Хиппке.
«Недавно Хеллер и Хиппке заявили, что кандидаты в экзоспутники Kepler-1625 b-i и Kepler-1708 b-i якобы «опровергнуты», — пишут Киппинг и Тичи. Они утверждают, что Хеллер и Хиппке отбросили слишком много полезных данных, исключив подтверждающий наличие экзоспутников сигнал в кривых блеска Хаббла для Kepler-1625 b-i. Их ответ содержится в статье Matters Arising, находящейся на рассмотрении в Nature Astronomy.
Обнаружить экзоспутники чрезвычайно сложно. Единственным доказательством являются кривые блеска. Две экзопланеты, о которых идёт речь, Kepler-1625 b и Kepler-1708b, находятся на расстоянии 8 200 и 5 500 световых лет соответственно. Мы часто рассуждаем о галактиках, удалённых от нас на несколько миллиардов световых лет, эти две экзопланеты находятся на огромном расстоянии, если говорить о планетах. Легко забыть об этом — как и о том, насколько трудно их наблюдать.
Иллюстрация системы Кеплера 1625. Звезда вдалеке называется Kepler 1625. Газовый гигант — Kepler 1625B, а экзолуна, вращающаяся вокруг него, не имеет названия. Существует ли луна на самом деле? Или это шум в сигнале?
Кеплер нашёл пару экзопланет в этой работе с помощью транзитного метода. Транзитный метод измеряет провал в свете звезды, вызванный прохождением планеты перед своей звездой. В результате транзита получается кривая блеска, которую астрономы анализируют на предмет наличия планеты. Экзоспутник у планеты, обнаруженной транзитным методом, создаёт свой собственный провал в свете — если хотите, субтранзит.
Но эти особенности кривой блеска сложно заметить в полученных данных. Чтобы найти их, требуется детальный анализ. Кривые блеска экзоспутника намного слабее, чем кривые блеска экзопланет. Поскольку они такие слабые, шум в сигнале может затушевать их или даже дать ложные сигналы. Только структурированный анализ может выявить эти слабые кривые блеска экзоспутника, и анализировать такого рода данные можно разными способами. Разные исследователи используют различные методы, модели и алгоритмы для анализа данных, а иногда даже исключают данные, которые сохраняют другие исследователи. Так что всё не так просто.
В данном случае Киппинг и Тичи утверждают, что Хеллер и Хиппке допустили ошибки в своём анализе, а также исключили важную информацию. «Мы показываем, что их кривая блеска Хаббла имеет ~20% более высокий уровень шума и отбрасывает 11% полезных данных, что ставит под угрозу её способность восстановить тонкий сигнал Kepler-1625 b-i», — пишут Киппинг и Тичи.
Нечто подобное произошло и с Kepler-1708 b-i. Киппинг и Тичи пишут, что Хеллер и Хиппке неправильно обработали некоторые данные, особенно выбор, который они сделали при детрендинге. Детрендинг — это удаление трендов из данных, чтобы выявить в них циклические и другие закономерности. Анализ и детрендинг Хеллера и Хиппке указывали на отсутствие экзоспутника вокруг Kepler-1708 b-i. Но когда Киппинг и Тичи проанализировали работу Хеллера и Хиппке, они заявили, что смогли »… восстановить исходный сигнал спутника, причём с ещё большей уверенностью, чем раньше».
Киппинг и Тичи подчёркивают: «Мы начинаем с того, что сначала чётко заявляем: оба кандидата в экзоспутники могут оказаться фикцией. Наше первоначальное и дальнейшее утверждение скромно: эти объекты — кандидаты, для которых данные демонстрируют существенные, но не совсем убедительные свидетельства в пользу существования экзоспутников».
Kepler-1708b.
Киппинг и Тичи говорят, что анализ Хеллера и Хиппке несовершенен. Для Kepler-1708 b-i кривая блеска всё ещё показывает потенциальную возможность наличия экзоспутника, показанную на всех панелях ниже пунктирной линией.
Изображение из работы Киппинга и Тичи объясняет некоторые из полученных результатов. На верхней панели показаны две эпохи (слева и справа) Кеплера-1708, которые были первоначально опубликованы. Сплошные линии — наилучшая модель
В своей работе 2023 года, опровергающей экзоспутниковое объяснение, Хеллер и Хиппке написали: «Предполагаемый транзитный сигнал экзоспутника не отличается от других источников вариаций на кривой блеска, которые, вероятно, имеют звёздное или систематическое происхождение». Однако работа Киппинга и Тичи показывает, что кривая всё ещё присутствует в данных.
Кеплер-1625 b-i
Киппинг и Тичи также не согласны с анализом Кеплера-1625 b-i, проведённым Хеллером и Хиппке. Киппинг и Тичи снова утверждают, что другие исследователи допустили ошибки в своём анализе. Во-первых, Хеллер и Хиппке удалили первую экспозицию на каждой орбите. Это означает, что количество ценных данных уменьшилось на 11%. К и Т объясняют, что удаление такого количества данных не позволяет обнаружить столь слабый сигнал экзомузыки.
K и T также отмечают, что Хеллер и Хиппке не предоставили важные данные по запросу, даже по электронной почте. Это может быть тревожным сигналом, а может иметь простое объяснение. Однако нежелание поделиться важными данными с другими исследователями — это не очень хорошо. «Авторы также не приводят описания своего сокращения данных Хаббла, что является тревожным упущением, учитывая пресловутое большое количество вариантов, необходимых для интерпретации инструмента с такой сильной систематикой», — пишут K и T.
На этом изображении показаны кривые блеска для Kepler-1625 b и его потенциального экзоспутника. A — из публикации Хеллера и др. в 2019 году, в которой K и T все же смогли найти сигнал экзоспутника, несмотря на то, что Х и Х его пропустили. B — подгонка K и T к тем же данным, где кривая экзоспутника чётко восстанавливается. C — сравнение данных Х и Х из двух работ, 2019 и 2023 годов, показывающее, что они идентичны. D — анализ K и T кривых блеска Х и Х за 2023 год, где снова отчётливо виден сигнал экзоспутника.
«Хеллер и Хиппке пришли к выводу, что кандидаты в экзомоны Kepler-1625 b-i и Kepler-1708 b-i маловероятны, но мы показали, что их аргументы в корне ошибочны, они проистекают из многочисленных вариантов и интерпретаций, которые не выдерживают тщательной проверки», — пишут Киппинг и Тичи.
Если Хеллер и Хиппке не ответят на этот вопрос, последнее слово останется за Киппингом и Тичи. «Мы приходим к выводу, что существование обоих кандидатов не опровергнуто, но, безусловно, данные требуют дальнейших наблюдений».
