Пошук землеподібних планет починається не з телескопа, а з каталогу. Перш ніж космічний апарат зафіксує бодай один транзит — момент, коли планета проходить перед диском зірки і трохи послаблює її світло — команда місії має вирішити, які саме зірки вартують уваги. Для європейської місії PLATO, старт якої заплановано на 2027 рік, це питання перетворилося на окрему наукову роботу.

Дослідники консорціуму PLATO опублікували методологію відбору так званого Prime Sample — набору з 15 000 зірок, які отримають повний пакет наземного спостережного супроводження. Це не просто список цікавих об'єктів, а результат багатоступеневого відбору з набагато ширшого вхідного каталогу місії, PLATO Input Catalog (PIC).

Чому відбирають лише 15 000 зірок

PLATO спостерігатиме поле LOPS2 у південній частині неба безперервно щонайменше два роки — саме стільки потрібно, щоб побачити повторювані транзити планет з орбітальними періодами, подібними до земного року. За цей час телескоп зафіксує сигнали від сотень тисяч зірок одночасно.

Але сам транзит — це лише половина історії. Щоб підтвердити, що падіння яскравості справді спричинене планетою, а не, наприклад, зоряною активністю чи фоновою подвійною системою, потрібні додаткові спостереження з Землі. А щоб дізнатися масу планети, а не лише її розмір, потрібні виміри радіальної швидкості — крихітних коливань зірки під гравітаційним впливом планети. Ці спостереження дорогі й вимагають доступу до великих наземних телескопів, тож ресурси неможливо витратити на весь каталог PLATO одразу.

Саме тому консорціум заздалегідь визначає пріоритетний список — зірки, навколо яких пошук землеподібних планет має найбільші шанси на успіх і які реалістично можна підтвердити наземними засобами.

Критерії відбору: яскравість, тип зірки, шум

Методологія, описана в новій роботі, оцінює зірки за кількома параметрами одночасно. Враховується яскравість зірки — чим яскравіша зірка, тим точніший сигнал і простіше наземне підтвердження. Важливий і спектральний тип — місія орієнтована насамперед на зірки, подібні до Сонця, оскільки саме навколо них шукають аналоги земних умов.

Окремо оцінюється рівень зоряного шуму — власна змінність і пульсації зірки, які можуть маскувати або імітувати транзитний сигнал. Нарешті, враховується придатність цілі для подальших спостережень існуючими наземними інструментами: деякі зірки технічно доступні для PLATO, але незручні для спектроскопії з Землі через положення на небі чи інші обмеження.

Автори підкреслюють, що метод не прив'язаний виключно до PLATO. Ту саму систему метрик і порогових значень можна застосувати до будь-якого каталогу зірок, які досліджують на транзитні планети — незалежно від конкретної місії чи огляду неба.

Наземна програма: підтвердження і виміри мас

Prime Sample — це фактично список зобов'язань консорціуму. Через свою Ground-based Observing Program команда PLATO гарантує, що кандидати в планети, виявлені навколо цих 15 000 зірок, отримають фотометричне підтвердження та вимірювання маси через криві радіальних швидкостей.

Це принципово, бо лише поєднання розміру планети (з транзитної фотометрії) і маси (з радіальних швидкостей) дає уявлення про густину, а отже — про те, кам'яниста це планета чи газова. Без цього поєднання неможливо стверджувати, що знайдений об'єкт справді схожий на Землю, а не просто має подібний розмір.

Що буде далі

Список Prime Sample стане публічним за дев'ять місяців до запуску місії, одночасно з першим конкурсом пропозицій ESA для сторонніх дослідників (Guest Observer call). Це дасть науковій спільноті час підготувати власні програми спостережень задовго до того, як PLATO почне збирати перші дані.

Якщо місія досягне заявленої мети, це стане першим випадком, коли для потенційно землеподібної планети навколо сонцеподібної зірки одночасно виміряють і розмір, і масу — двома незалежними методами.