Kepler 186f First Earth-sized Planet Orbiting in Habitable Zone of Another Star

---

17/04/14 22.07

Kepler 186f - First Earth-sized Planet Orbiting in Habitable Zone of Another Star | SETI Institute

Pagina 1 di 3

http://www.seti.org/seti-institute/kepler-186f-first-earth-sized-planet-orbiting-in-habitable-zone-of-another-star

SETI Institute Home

For Scientists

For Educators and Students

TeamSETI.org >>

Kepler 186f - First Earth-sized Planet

Orbiting in Habitable Zone of Another Star

by 

Elisa Quintana

 (/users/elisa-quintana) 

, Research Scientist

For the past three decades, the SETI Institute has been participating in a number of scientific

explorations to answer the question “Are we alone?” Today, my co-authors and I are

announcing the achievement of another milestone in the exploration. We have confirmed the

first Earth-sized planet orbiting in the habitable zone of a star other than the Sun.

This planet is named Kepler-186f and it is one of five planets that have thus far been detected

by NASA’s Kepler space telescope in orbit about the star Kepler-186. This star is smaller and

cooler than the Sun, of a type called an M-dwarf or red dwarf, and all its known planets are

small as well, with sizes less than 1.5 times the size of Earth. The planet Kepler-186f is the

smallest, being within 10% of the size of Earth and orbits furthest from the host star, within the

habitable zone. This is the region around a star within which a planet can sustain liquid water

on its surface given the right atmospheric conditions. The Kepler-186 planetary system lies in

the direction of the constellation Cygnus, about 500 light-years away.

(/sites/default/files/Kepler186f-fig1-fullsize.jpg)

Figure 1. The artist’s concept depicts Kepler-186f, the first validated Earth-size planet orbiting a distant star in the habitable

zone—a range of distances from a star where liquid water might pool on the surface of an orbiting planet. Kepler-186f

resides in the Kepler-186 system about 500 light-years from Earth in the constellation Cygnus. The discovery of Kepler-186f

confirms that Earth-size planets exist in the habitable zone of other stars and signals a significant step closer to finding a

world similar to Earth. (

Download full size image

 (/sites/default/files/Kepler186f-fig1-fullsize.jpg) 

) Credit: NASA/Ames/JPL-

Caltech/T. Pyl

Previously, a small number of Earth-sized planets, such as Kepler-20e, have been discovered.

However all previously known Earth-sized planets orbit close to their star, making them

extremely hot and therefore inhospitable to life as we know it. About a dozen other planets have

been found to orbit in their star’s habitable zone, like Kepler-22b and Kepler-62f, however they

are all larger than Earth, and many are thought to have a thick atmosphere of gas like Jupiter

and Neptune rather than a solid surface. Kepler-186f is the first “Goldilocks” planet, it has the

right size and orbits at the right distance, meaning if Kepler-186f is rocky like the Earth and has

a suitable atmosphere, any water at its surface could be in liquid form.

The Kepler spacecraft measures the size of a planet by the fraction of starlight that it blocks as

it transits across the face of the star. Planets in the habitable zones of M dwarfs are easier to

detect than planets in the habitable zones of Sun-like stars because the proportion of starlight

that they block is greater (Figure 2), leading to deeper transits.

Become a SETIStar

Our Work

Our Scientists

About us

Connect

Donate

---

17/04/14 22.07

Kepler 186f - First Earth-sized Planet Orbiting in Habitable Zone of Another Star | SETI Institute

Pagina 2 di 3

http://www.seti.org/seti-institute/kepler-186f-first-earth-sized-planet-orbiting-in-habitable-zone-of-another-star

(/sites/default/files/Kepler186f-fig2-fullsize.jpg)

Figure 2. An Earth-sized planet crossing in front of a Sun-like star (left) and in front of an M dwarf like Kepler-186 (right). The

amount of starlight blocked by an Earth-sized planet in the habitable zone of a Sun-like star is about four times less than the

same planet transiting an M dwarf, making them easier to detect. (

Download Full size image

 (/sites/default/files/Kepler186f-fig2-

fullsize.jpg) 

) Credit: Wendy Stenzel

Because M dwarfs are cooler and dimmer than Sun-like stars, their habitable zones are located

much closer in (Figure 3). The orbit of Kepler-186f (at 0.36 AU from its star, where 1 AU is the

distance between the Earth and the Sun) fits just inside the orbit of Mercury (0.38 AU) in our

Solar System. Planets in the habitable zones of M dwarfs therefore have shorter orbital periods

than planets in the habitable zones of G dwarfs like our Sun, so many more transits are

recorded over a fixed period of time. The combination of deeper and more frequent transits

make M dwarfs prime targets in the search for potentially habitable worlds. Although the inner

four planets were detected early in the Kepler mission (Kepler-186b, c and d with the first four

months of data, and Kepler-186e with an additional year of data), these inner planets were

validated in early 2014 by a team led by SETI scientist Jason Rowe using the “validation by

multiplicity method” using the first two years of data. We only detected the fifth planet, Kepler-

186f, when we analyzed three years of data, as this provided enough transits of this outer

planet to achieve the statistical significance needed to verify it.

(/sites/default/files/Kepler186f-fig3-fullsize.jpg)

Figure 3. Kepler-186f is within ten percent the size of Earth. Kepler-186f orbits its star once every 130-days and receives

one-third the energy that Earth receives from the sun, placing it on the outer edge of the habitable zone (shaded region in

green). The system is also home to four inner planets, all smaller than 1.5 times the size of Earth. Because Kepler-186 is

cooler and dimmer, the habitable zone is located closer in. All five planets in this system have orbital distances to their star

less than Mercury’s distance to the Sun. (

Download Full size image

 (/sites/default/files/Kepler186f-fig3-fullsize.jpg) 

) Credit:

NASA/Ames/JPL-Caltech/T. Pyle

M dwarfs are very abundant, comprising about three quarters of the one hundred billion of stars

in our galaxy; therefore most of the stars in the immediate vicinity of the Sun (where new

observations and tests will be easiest) are M dwarfs. These stars also evolve very slowly in

luminosity, so their habitable zones remain nearly constant for billions of years.

Since the Kepler transits measure a planet’s size but not it’s mass, we don’t know the

---

17/04/14 22.07

Kepler 186f - First Earth-sized Planet Orbiting in Habitable Zone of Another Star | SETI Institute

Pagina 3 di 3

http://www.seti.org/seti-institute/kepler-186f-first-earth-sized-planet-orbiting-in-habitable-zone-of-another-star

composition of Kepler-186f. However, we can roughly constrain the composition using

theoretical models, which have shown that planets as small as Kepler-186f are unlikely to be

dominated by a gas envelope like Neptune. There are two Earth-sized planets orbiting the Sun

(Earth and Venus) and both bodies are primarily composed of some combination of rock, iron,

water and ice. It is likely that Kepler-186f is also comprised of a combination of rock, iron, water

and ice. Perhaps it even looks a bit like the artist’s concept (Figure 4).

(/sites/default/files/Kepler186f-fig4-fullsize.jpg) 

Figure 4. The artist’s

concept depicts Kepler-186f. If you were standing on the surface of

this planet, the star would appear about 30% larger in the sky due to

the proximity of the planet in the habitable zone to its star. M dwarfs

emit much less visible radiation than our Sun, instead their flux peaks

in the near-infrared, so plants might appear dark yellow or even black

to absorb as much of the visible light as possible. (

Download fullsize

image)

 (/sites/default/files/Kepler186f-fig4-fullsize.jpg) 

Credit: Danielle

Futselaar

M dwarfs are known to be highly active early in their

life, often producing giant and frequent flares that

could scorch planets nearby. The M dwarf stars also

gravitationally interact with their planets, causing tides

that heat the planet and often cause their rotations to

be ‘tidally locked’, which means one side always

faces the star and the other side faces the cold open

space, much like our moon is tidally locked with the

Earth (we only see the “near side of the moon”). Fortunately, Kepler-186f orbits a fairly massive

M dwarf star and it orbits at a large enough distance where it could very well have escaped

many of the complications to habitability that M dwarfs may pose.

The next generation of space telescopes like Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) will

search for planets around M dwarfs that are nearby to us. The James Webb Space Telescope

(JWST) will probe the atmospheres of these planets for biomarkers, which are chemical

imprints of the signs of life that are detectable from a planets’ atmosphere.

Since 2012, the SETI Institute’s Allen Telescope Array in northern California, near Mt. Lassen,

has been observing all reported Kepler candidate exoplanets in search of signals from

extraterrestrial technological civilizations. This search is looking for patterns in frequency and

time that could indicate an 'engineered' signal rather than natural radio emissions. The quiet,

terrestrial microwave window from 1 to 10 GHz (where emission from astrophysical sources is

minimum) is split into nine billion, narrow, one Hertz channels that are explored by automated,

signal processing systems. For almost a month, the ATA has been focusing on the Kepler-186

system, with the Earth-size Kepler-186f in the habitable zone. The ATA has observed all

frequency channels from 1 to 10 GHz twice. To date, all signals that have been detected can be

attributed to Earth's own technology. At the distance of Kepler-186 (about 500 light years), a

signal would have to have an effective, isotopic radiated power that is 10 to 20 times as

powerful (depending on the frequency) as the signal from the planetary radar transmitter on the

Arecibo Observatory, Earth's strongest transmitter.

E.V.Q. would like to thank Nancy Kiang for illuminating discussions on alien plant colors.