December 2011 kommer att gå till historien som första gången som mänskligheten kunde upptäcka en jordliknande planet runt en annan solliknande stjärna, sa Francois Fressin, en astronom från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Fressin och hans team använde Kepler planetjaktande rymdskepp för att hitta två steniga världar – en bara lite större än jorden och den andra något mindre än Venus.
De två planeterna, som heter Kepler-20e och 20f, är de minsta planeterna som hittills hittats. De har diametrar på 11 000 km (6 900 miles) och 13 190 km (8 200 miles) - motsvarande 0,87 och 1,03 gånger jorden. Astronomer förväntar sig att dessa världar har stenig sammansättning, så deras massa bör vara mindre än 1,7 och 3 gånger jordens.
De två världarna är en del av ett multiplanetsystem med fem planeter runt samma stjärna, och ligger cirka 1 000 ljusår bort i stjärnbilden Lyra. 'Folk kan peka på det området på himlen och säga att det var här eran av exo-jorden började,' sa Fressin och tillade att de två steniga världarna är för nära sin stjärna - och därmed för heta - för att vara beboeliga.
Artist's Concept av Kepler-20e, en av två planeter i jordstorlek som hittats av rymdfarkosten Kepler. Kredit: NASA/Ames/JPL-Caltech
Kepler-20e kretsar var 6,1 dag på ett avstånd av 4,7 miljoner miles. Kepler-20f kretsar var 19,6:e dag på ett avstånd av 10,3 miljoner miles. På grund av sina snäva banor värms de upp till temperaturer på 760 Celcius (1 400 grader Fahrenheit) och 426 C (800 grader F.)
Solsystemet där dessa planeter finns är ganska ovanligt, där steniga planeter och gasplaneter alternerar i sina positioner istället för att delas upp i grupper som i vårt eget solsystem.
Den första planeten är en Neptunus-liknande värld; sedan den första steniga planeten, Kepler 20e; nästa är en annan Neptunus-värld; följande är nästa steniga värld 20f, och sedan en annan Neptunus-liknande gasplanet.
'Så, stort, litet, stort, litet, stort - vilket inte liknar något annat system hittills', säger David Charbonneau, från Harvard University. 'Vi blev förvånade över att hitta det här systemet med flip-flopping planeter. Det är väldigt annorlunda än vårt solsystem.'
Dessutom är alla planeter mycket kompakta och ligger inom Merkurius omloppsbana runt vår sol.
Detta ovanliga system med alternerande planeter kanske inte alls är ovanligt, eftersom vårt urval av solsystem fortfarande är relativt litet.
'Detta är verkligen ett problem för vårt samhälle att förklara', sa Linda Elkins-Tanton, chef för Carnegie Institution for Sciences Department of Terrestrial Magnetism i Washington, som svar på en fråga från Universe Today om dynamiken i ett sådant system. 'Vi utmanar verkligen samhället av anledningen till att detta hände, och det kan mycket väl vara så att vårt solsystem kan vara i minoritet.'
Konstnärens koncept för Kepler-20f. Kredit: NASA/Ames/JPL-Caltech
Astronomerna tror inte att planeterna i Kepler-20 bildades på deras nuvarande platser. Istället måste de ha bildats längre från sin stjärna och sedan vandrat inåt, förmodligen genom interaktioner med den skiva av material som de alla bildades av. Detta gjorde det möjligt för världarna att behålla sitt regelbundna avstånd trots alternerande storlekar.
'Vi tror att de migrerade eftersom vi inte kan föreställa oss allt det här så nära stjärnan, där det är varmt och bara delar av materialet är i fast form,' sa Charbonneau till Universe Today. 'Vi tror att födelseplatsen för en Neptunus-liknande värld är längre bort från stjärnan och sedan med tiden migrerar planeterna in. Skulle inte bli förvånad om vi ser fler system som detta när vi fortsätter att utforska.'
På frågan om när Kepler-teamet kan hitta en planet 'det bästa av båda världarna' - en som är av rätt storlek och på rätt plats för att vara beboelig, sa Nick Gautier, Kepler-projektforskare att de kan hitta en inom de närmaste åren eller två, men Kepler-uppdraget kan behöva en förlängning för att säkerställa att man hittar den heliga gralen av exoplaneter - en som är precis som jorden.
Kepler identifierar 'objekt av intresse' genom att leta efter stjärnor som dämpas något, vilket kan uppstå när en planet korsar stjärnans ansikte. För att bekräfta en transiterande planet letar astronomer efter att stjärnan ska vackla när den dras med gravitation av sin kretsande följeslagare (en metod som kallas radiell hastighet).
Den radiella hastighetssignalen för planeter som väger en till några jordmassor är för liten för att upptäcka med nuvarande teknik. Därför måste andra tekniker användas för att validera att ett objekt av intresse verkligen är en planet.
En mängd olika situationer kan efterlikna dämpningen från en transitplanet. Till exempel skulle ett förmörkande binärstjärnesystem vars ljus blandas med stjärnan Kepler-20 skapa en liknande signal. För att utesluta sådana bedragare simulerade teamet miljontals möjliga scenarier med Blender – anpassad programvara utvecklad av Fressin och Willie Torres från CfA. De drog slutsatsen att oddsen är starkt för att Kepler-20e och 20f är planeter.
Fressin och Torres använde också Blender för att bekräfta förekomsten av Kepler-22b, en planet i den beboeliga zonen av sin stjärna som tillkännagavs av NASA tidigare denna månad. Men den världen var mycket större än jorden.
'Dessa nya planeter är betydligt mindre än någon planet som hittills funnits i kretslopp kring en solliknande stjärna,' tillade Fressin.
För vidare läsning: