Vreemde helderheidsvariatie in Kepler waarnemingen

[Michel Uphoff]

Opmerking moderator

Bericht inzake kansen voor intelligent leven in het heelal in nieuw topic geplaatst klik.
Gaarne vervolgdiscussies over intelligent leveren daar plaatsen. Gelieve de discussie hier beperken tot de waarnemingen en wetenschappelijke verklaringen daarvoor.

[Michel Uphoff]

In het paper van bericht #3  staat onder meer het volgende:
 

Taking this few year window, the main sequence lifetime, and an optimistic estimate for the scale height of giant impact debris, and the number of Kepler stars observed, this suggests that every star would have to undergo 10⁴ such impacts throughout its lifetime for us to be likely to witness one in the Kepler field.

 
De schrijvers concluderen dat de kans om in de 5 jaar waarnemingstijd van de Kepler telescoop 1 botsing van planeten bij 145.000 sterren te vinden zeer klein is, omdat er dan per ster 10.000 van zulke catastrofale botsingen nodig zijn om gemiddeld 1 botsing per 5 jaar op te leveren. 10⁹ / (5 * 145.000) is 13.000, ruwweg 10⁴. Daarmee schrijven ze de 'botsing van planeten' hypothese als te onwaarschijnlijk af ten faveure van genoemde kometeninvasie.
 
Maar ze maken hier m.i. enerzijds een te optimistische schatting en anderzijds een blunder:
 
- Ze gaan er van uit dat alle sterren in de Keplergroep zo'n 10 miljard jaar bestaan, en allemaal ten minste 2 planeten hebben. De huidige, boterzachte,  schattingen zijn dat 1 op de 2 sterren 1 of meerdere planeten heeft. Op zich is de onderschatting die hier het gevolg van zou zijn niet ernstig; het aantal benodigde catastrofale botsingen in het leven van een gemiddelde ster zou dan naar ruwweg 25.000 ipv 13.000 gaan en dus nog wat onwaarschijnlijker worden.
 
- Maar veel belangrijker is dat er maar een gering deel van de botsingen zichtbaar is. Een aspect dat ze jammerlijk vergeten hebben. De brokstukken moeten immers voor de ster langsgaan, en die kans is redelijke klein. Gaan we uit van de sterdiameter en planeetafstand die bij deze waarneming geldt: Diameter ster 2.10⁶ km, afstand planeet 270.10⁶ km, dan hebben we het dus over 1,7.10⁹ km omtrek van de bolschil, en slechts een band van 2.10⁶ km breed op die omtrek levert een verduisterende passage op. Die passage is aan weerszijden, dus ruwweg 1 op de 425 planeetbanen gaat voor de ster langs.
 
Wellicht kan deze verhouding wat gunstiger worden als de wolk zeer groot is en gedeeltelijk voor de ster langstrekt, maar daar lijkt het eerste event rond dag 800 niet op te duiden.
 
Zo wordt het aantal benodigde catastrofale botsingsevents die 20% verduistering op moeten leveren per ster maar liefst 10 miljoen, een onwaarschijnlijk hoog aantal. Is het fenomeen inderdaad ontstaan door een botsing van twee planeten, dan hebben we het winnend lot uit de Staatsloterij getrokken.

[Michel Uphoff]

Inmiddels is er een 'luistercampagne' van twee weken met de Allen Telescope Array (ATA) van SETI in Californië achter de rug.
De 42 radiotelescopen hebben op diverse radiofrequenties, waaronder breedbandige-, de omgeving van KIC 8462852 afgetast, en niets gevonden dat richting een beschaving hint.
 

“The history of astronomy tells us that every time we thought we had found a phenomenon due to the activities of extraterrestrials, we were wrong,” notes Institute astronomer Seth Shostak. 

 
Meer lezen: klik

[Michel Uphoff]

Opmerking moderator

Berichten met louter speculatie en fantasie over een daar al dan niet aanwezige levensvorm zijn verwijderd. Nogmaals het verzoek de discussie in dit topic beperken tot de (vervolg)waarnemingen en de wetenschappelijke verklaring voor de helderheidsvariatie.
Een discussie over (kansen op) leven in het heelal en de mogelijkheid van het waarnemen daarvan kan, mits van enige wetenschappelijke betekenis, hier vervolgd worden.

[Bio-Logic]

The weirdest star in the cosmos just got a lot weirder. And yes, it might be aliens.
Known as KIC 8462852, or Tabby’s star, it has been baffling astronomers for the past few months after a team of researchers noticed its light seemed to be dipping in brightness in bizarre ways. Proposed explanations ranged from a cloud of comets to orbiting “alien megastructures”.
Now an analysis of historical observations reveals the star has been gradually dimming for over a century, leaving everyone scratching their heads as to the cause.
 
Verder lezen: klik

[Bio-Logic]

Ah hier is mijn thread naar toe verplaatst    De onwaarschijnlijkheid dat het om een kunstmatig object gaat is statistisch gezien net zo hoog als het idee zelf aantrekkelijk is. Toch wou ik 2 punten uit dit artikel naar voren halen:
 
“The alien-megastructure idea runs wrong with my new observations,” he says, as he thinks even advanced aliens wouldn’t be able to build something capable of covering a fifth of a star in just a century. 
 
Dat zouden inderdaad erg nijverige bouwers zijn. 
 
"What’s more, such an object should radiate light absorbed from the star as heat, but the infrared signal from Tabby’s star appears normal, he says."
 
Dit vind ik een minder goed punt. De veelgemaakte suggestie was dat, in het hypothetische geval dat deze "structuur" kunstmatig is, het zou dienen om energie op te vangen van de zon. Dan zou je verwachten dat de opgevangen energie ook daadwerkelijk wordt opgeslagen. 
 
Aliens terzijde lijkt het om een fenomeen te gaan wat al een tijd lang aan de gang is en niet door kometen wordt veroorzaakt. Hoe is eigenlijk bepaald dat het geen planetoïde kan zijn met een zeer onstabiele baan? (Vraag ik als niet-astronoom). 

[Bladerunner]

Het probleem is dat als dit één planeet is (geen planetoïde want die is zeer zeker te klein) dan moet het een erg grote zijn wil het object 20% van het licht van de moederster afschermen. Bovendien is een dergelijke planeetovergang niet consistent met de vorm van de lichtcurve.
 
De (on) stabiliteit van de baan is hier niet echt van toepassing want het gaat om het feit dat geen enkele planeetovergang een dergelijke curve veroorzaakt in de lichtwisseling. Bij een dergelijke overgang heb je altijd een vrij geleidelijke afname van de helderheid die vervolgens weer geleidelijk toeneemt. Deze curve echter begint grillig en eind grillig. Daarom is dit ook een mysterie.

[Michel Uphoff]

Wat er in de artikels van New Scientist en het kopieerdersgilde vermeld wordt vind ik minder relevant, daar zitten immers journalisten tussen die wat sappigs moeten schrijven. Het paper van Bradley Schaefer (bijlage) rept met geen woord over kunstmatige structuren.

 

Echt overtuigend vind ik zijn paper (dat op een pre-publicatiesite is gezet en nog niet peer-reviewed is) niet.

De gedigitaliseerde (DASCH) platen van Harvard waren al eerder onderzocht door het team van Boyajian, en daar werd niets bijzonders bij gevonden.

 

Schaefer neemt de oorspronkelijke 1581 beeldplaten van het gebied, verwerpt er een paar honderd vanwege mij niet geheel duidelijke kwaliteitseisen, en houdt er 1232 over. Vervolgens gaat hij op bezoek bij Harvard en bestudeert met het oog (een getraind oog volgens eigen verklaring) een selectie van 131 platen. Hij stelt dat het oog 1 tot 3 keer nauwkeuriger is in het beoordelen van de magnitude van een ster dan de DASCH digitalisering.

 

De eenvoudige plot van die 1232 DASCH helderheidsmetingen toont te veel variatie om bruikbaar te zijn, en dus groepeert hij de waarnemingen in bundels van 5 jaar en berekent een gemiddelde helderheid van de WTF ster over die blokken. Daarnaast meet hij volgens dezelfde methode de helderheid van twee referentiesterren op. De resultaten plaatst hij in onderstaande grafiek:

 

Dasch WTF 1141 keer bekeken

Helderheidsplot KIC8462852 (blauw) en twee referentiesterren (grijs) volgens Schaefer.

 

Inderdaad lijkt hier sprake van een helderheidsafname van KIC8462852 met pakweg 0,19 magnitude (dat is ongeveer 18%) in 100 jaar, maar ook de referentiester die weergegeven is met de driehoekjes varieert op deze oude platen met 0,12 magnitude (volgens Schaeffer is de gemiddelde variatie per fotografische plaat ook 0,12 magnitude). Opvallend is, dat ook deze referentiester op de laatste vier metingen na een min of meer vergelijkbaar patroon geeft (hoog-laag-hoger-geleidelijk dalend).

 

Verder stelt hij dat zijn eigen metingen aan de 131 platen een daling van de helderheid met 0.3 magnitude aan het licht brengen, maar geeft de data niet. De gehanteerde 1σ onzekerheid is naar mijn idee wat ondermaats, en de tabel in het paper geeft voor een deel andere waarden aan dan in de grafiek weergegeven zijn.

 

Hij stelt dat hij 5 referentiesterren heeft gemeten volgens dezelfde methode, maar publiceert om niet geheel duidelijke redenen de data van slechts twee sterren. Verder is het mij niet duidelijk of hij de helderheidsmetingen van KIC8462852 en die 5 referentiesterren van exact dezelfde platen heeft betrokken. Dat is jammer, want met de data van meer referentiesterren waren er wellicht conclusies te trekken over de betrouwbaarheid van de metingen en de variatie tussen de platen over een kleine honderd jaar. Jammer dat hij de oorspronkelijke ruwe data niet verder analyseert, er hadden ook hier mogelijk trends uit kunnen komen die een beeld gaven van de variatie en kwaliteit van de opnamen en platen door de jaren heen.

 

Vervolgens trekt hij (Ockhams Razor) de conclusie dat zowel de plotselinge helderheidsvariatie die in de Kepler data gevonden zijn, en de door hem gevonden traag dalende trend een en dezelfde oorzaak moeten hebben. Daar is mogelijk wel wat op af te dingen. Bijvoorbeeld zou een (ongelijkmatige) veroudering van de platen een dergelijke trend kunnen opleveren.

 

Hierna slaat hij aan het schatten en komt op een onmogelijke hoeveelheid kometen die als een en hetzelfde event verantwoordelijk zou moeten zijn voor zowel de door hem gevonden trage afname van de helderheid van de ster als de 'Kepler events'. 

 

Uit bijgesloten paper:

KIC8462852 displays two types of unique dimming episodes (the dips from Kepler and the fading from Harvard) and these must be causally related and coming from the same mechanism. That is, Ockhams Razor tells us that it is very unlikely that one star will suffer two different mechanisms that are unique to that star and that both are only manifest in dimming the starlight by up to 20%. The timescales differ greatly, from a day for the Kepler dips up to a century for the Harvard light curve fading. However, dimming events with intermediate time scales are also seen (e.g.,the1900-1909 decade and the last hundred days of the Kepler lightcurve), so apparently there is a continuum of time scales available for the one dimming mechanism. So if the day-long dips are caused by circumstellar dust occultations, then the century-long fading must also be caused by circumstellar dust occultations.

 

Als de glasplaten, de opnamen en de metingen perfect zouden zijn, zouden de twee referentiesterren een horizontale lijn moeten laten zien. Hier een grafiekje dat ik op basis van de tabel in het paper gemaakt heb. Het toont de helderheidsvariaties van beide referentiesterren vergeleken met die van de WTF ster.

 

WTF-ref 1140 keer bekeken

Bron: m.u., data Schaefer.

 

Hoewel ook hier de wtf ster natuurlijk een ruwweg toenemende magnitude laat zien, is de helderheidsvariatie van beide referentiesterren fors, en die variatie moet aan onvolkomen metingen worden toegeschreven. Als we de grafiek bekijken zonder de laatste 4 metingen, dan is er geen duidelijke sprake van een trendverschil tussen de helderheid van de wtf ster en de referentiesterren, beide lijken oplopend. De forse variatie in de helderheid van de referentiesterren geeft mij de indruk dat de gemelde variatie van de wtf ster met een korrel zout genomen mag worden.

 

De oorzaken van de helderheidsvariatie zijn meervoudig; lokale atmosferische verschillen tijdens de opnamen, ongelijkmatigheden in de gevoeligheid van de fotografische emulsie op de platen, verschil in geregistreerde golflengten, meetonnauwkeurigheid en kalibratieafwijkingen bij het bepalen van de magnitude, veroudering van de platen en inderdaad een mogelijke toename van de magnitude van de wtf ster. Maar dit laatste zie ik dus niet overtuigend terug.

 

Hoe dan ook, een gigantische wolk kometen werd al onwaarschijnlijk gevonden, en die hypothese is er met deze meting in ieder geval niet sterker op geworden. Maar ook de meest geventileerde speculatie (van anderen dan Schaefer) dat er een geavanceerde beschaving aan het werk is wordt er, in weerwil van het gekwaak op internet, met deze meting geen spat waarschijnlijker op.

 

Paper van Schaefer: 

KIC8462852 Faded

(214.66 KiB) 321 keer gedownload

[Michel Uphoff]

Inmiddels is er een middels een paper van de Duitse data analist Michael Hippke stevige kritiek uitgebracht op de meetmethode van Schaefer.

 

We re-analyze the same Harvard archival Johnson B photometry and find serious issues in the data processing techniques used for KIC8462852 ... A cross-check of other stars in the Kepler field of view shows similar data quality issues with a strong dependency on quality-cuts, leading to arbitrary results ... The most likely explanation for the century-long trend of KIC8462852 is thus a data artifact... . Our conclusion is that the analysis alone casts serious doubt on the idea of alinear trend for the star.

Paper: 

KIC 8462852 DID LIKELY NOT FADE DURING THE LAST 100 YEARS

(2.73 MiB) 478 keer gedownload

 

Het paper beschrijft naast de bezwaren die ik hierboven ook opsomde een aantal andere zwakke plekken in het paper van Schaefer. Dit paper ontlokte aan Bradley Schaefer een blogpost die er niet om liegt. Hij beticht Hippke van "horrible beginners blunders that create the false conclusion" (klik).

 

Kortom, de WTF ster houdt de gemoederen nog steeds stevig bezig en de temperatuur loopt op. Mogelijk zal een verder onderzoek aan de hand van de 275.000 Sonneberg (Duitsland) platen waar de WTF ster minstens 4000 keer op moet voorkomen definitief uitsluitsel kunnen geven, en ook zijn een aantal peer reviews geen overbodige luxe.

[Bladerunner]

Hier nog een artikel over de laatste bevindingen.

[Michel Uphoff]

Uit nieuw archiefonderzoek van Amerikaanse en Duitse sterrenkundigen blijkt dat de eerdere melding (van Bradley Schaeffer, zie bericht 23) dat de ster in de loop van de afgelopen honderd jaar 20 procent in helderheid zou zijn afgenomen waarschijnlijk onjuist is. Het vermoeden dat ik in bericht 23 uitte blijkt volgens het nieuwe onderzoek correct:

 

“In this case, we looked at variations in the brightness of a number of comparable stars in the DASCH database and found that many of them experienced a similar drop in intensity in the 1960’s. That indicates the drops were caused by changes in the instrumentation not by changes in the stars’ brightness.”

 

De helderheidsvariaties van de referentiesterren op de onderzochte platen blijkt met 0,2 magnitude zo groot, dat de lange termijn helderheidsafname (0,16 magnitude) van 'Tabby's star' niet kan worden bevestigd.

 

Meer lezen: klik

Wetenschappelijk paper (toegelaten in The Astrophysical Journal) : 

Century-long light curve of KIC 8462852

(4.27 MiB) 442 keer gedownload

[Michel Uphoff]

Wederom nieuws mbt. tot KIC 8462852 (ook wel de WTF star of Tabby's star genoemd):

 

In bericht 12 speculeerde ik het volgende:

 

Quote
Wellicht is het een planeet die uiteen gespat is door een botsing, of uiteen getrokken is door getijdenkrachten. Dan zou er relatief weinig gas kunnen zijn. De duur van de diepste delen van de eerste dip is minder dan een dag. Dat beperkt de kern van de wolk puin tot ongeveer 2 miljoen km diameter. Dan zou de puinwolk nog heel compact moeten zijn, en de catastrofe zeer recent.

 

Na de (mogelijk weerlegde, zie eerdere berichten) conclusie dat de ster gedurende een eeuw tot 18% van zijn helderheid verloren had, werd op basis van de Kepler waarnemingen door Montet en Simmon in 2016 vastgesteld dat gedurende de 4,25 jaar Kepler waarnemingen de ster zo'n 3% minder helder geworden is. Dit, tezamen met de onregelmatig en diepe helderheidsvariaties brengt Brian Metzger en zijn team van de Columbia University tot de volgende hypothese:

 

Quote
We propose that the secular dimming behavior is the result of the inspiral of a planetary body or bodies into KIC 8462852, which took place ∼ 10 − 10⁴ years ago (depending on the planet mass). Gravitational energy released as the body inspirals into the outer layers of the star caused a temporary and unobserved brightening, from which the stellar flux is now returning to the quiescent state. The transient dimming events could then be due to obscuration by planetary debris from an earlier partial disruption of the same inspiraling bodie(s)

 

Een planeet ongeveer ter grootte van Jupiter (of een aantal kleiner lichamen) is de ster zo dicht genaderd dat hij uiteen getrokken is er gedeeltelijk in de ster is gestort.  Mogelijke oorzaak van deze close encounter zou de gravitatie-invloed van een waargenomen dwergster waarmee begeleider van de ster Tabby's ster wellicht een dubbelsysteem vormt kunnen zijn. Deze gebeurtenis levert een plotselinge helderheidstoename op van de ster, welke na de samensmelting weer langzaam op weg is naar de normale waarde voor een F3 V ster. Een enorme maar nog steeds vrij compacte wolk brokstukken, gas en gruis zou vervolgens om de ster trekken en verantwoordelijk zijn voor de waargenomen scherpe helderheidsvariaties. Inderdaad moet deze catastrofe zich ook volgens Metzger dan wel zeer recent hebben voorgedaan, ruwweg tussen tientallen tot enkele duizenden jaren geleden. 

 

Quote
But for the time being, the possibility that what are we seeing is the star returning to its normal state, and being occasionally dimmed by transiting pieces of debris, is the most plausible explanation yet.

Dat het Keplerinstrument getuige is van zo'n zeldzame gebeurtenis laat nog voldoende grond voor twijfel over, maar dit lijkt mij inderdaad de meest plausibele verklaring tot op heden.

Wetenschappelijk paper:

Secular dimming of KIC 8462852 following its consumption of a planet

(308.02 KiB) 213 keer gedownload