Połowa gwiazd podobnych do Słońca w Drodze Mlecznej może być domem dla planet podobnych do Ziemi

Wikimedia Commons

Prawie 4300 egzoplanet zostało odkrytych przez astronomów i jest całkiem oczywiste, że nasza galaktyka jest nimi wypełniona. Ale celem poszukiwania tych nowych światów jest coś więcej niż tylko ćwiczenie w kolekcjonowaniu znaczków — to znalezienie takiego, który mógłby być domem dla życia, czy to dla przyszłych ludzi, którzy znaleźli sposób na podróżowanie tych odległości lub życie pozaziemskie, które stało się domem dla siebie już. Najlepszą okazją do znalezienia czegoś takiego jest znalezienie planety przypominającej Ziemię.

A czy jest lepszy sposób na szukanie Ziemi 2.0 niż szukanie wokół gwiazd podobnych do Słońca? Nowa analiza danych egzoplanet zebranych przez teleskop kosmiczny Kepler NASA, który działał w latach 2009-2018, dostarczyła nowych prognoz dotyczących liczby gwiazd w Drodze Mlecznej, które są porównywalne ze słońcem pod względem temperatury i wieku. orbitowana przez skalistą, potencjalnie nadającą się do zamieszkania planetę, taką jak Ziemia. Po zastosowaniu do bieżących szacunków 4,1 miliarda podobne do słońca gwiazdy w galaktyce, ich model sugeruje, że są minimalnie 300 milionów z co najmniej jedną planetą nadającą się do zamieszkania.

Średnia modelu zakłada jednak, że jedna na dwie gwiazdy podobne do Słońca może mieć planetę nadającą się do zamieszkania, powodując wzrost tej liczby do ponad 2 miliardów. Jeszcze mniej konserwatywne prognozy sugerują, że może to być ponad 3,6 miliarda.

Nowe badanie nie została jeszcze zrecenzowana, ale będzie wkrótce i ma zostać opublikowana w Astronomical Journal.

Wydaje się, że to bardzo dokładne badanie i dotyczy naprawdę drażliwych kwestii dotyczących ekstrapolacji z katalogu Keplera, mówi Adam Frank, fizyk i astronom z University of Rochester, który nie był zaangażowany w badania. Celem jest uzyskanie pełnego, wiarygodnego i dokładnego oszacowania średniej liczby potencjalnie nadających się do zamieszkania planet wokół gwiazd. Wygląda na to, że dobrze sobie radzili.

W przeszłości naukowcy podjęli kilka prób wykorzystania danych Keplera do ustalenia, ile gwiazd podobnych do Słońca w galaktyce ma potencjalnie nadające się do zamieszkania egzoplanety na swojej orbicie. Ale te badania dostarczyły odpowiedzi, które wahały się od mniej niż 1% do ponad 100% (tj. Wiele planet wokół tych gwiazd). To odzwierciedlenie tego, jak ciężko było pracować z tymi danymi, mówi Steve Bryson z NASA Ames Research Center w Kalifornii, który kierował nową pracą.

Dwa główne problemy stworzyły to duże okno: niekompletne dane i konieczność usunięcia fałszywych wykryć ze zbioru danych Keplera.

Nowe badanie dotyczy obu tych problemów. Jako pierwszy w swoim rodzaju korzysta z pełnego zestawu danych dotyczących egzoplanet Keplera (ponad 4000 wykryć ze 150 000 gwiazd), ale wykorzystuje również dane gwiezdne z Gaia, misji Europejskiej Agencji Kosmicznej do mapowania każda gwiazda na Drodze Mlecznej . Wszystko to pomogło zwiększyć dokładność ostatecznych szacunków z mniejszymi niepewnościami. A to po tym, jak naukowcy spędzili lata analizując katalog Keplera, aby usunąć elementy zaciemniające i upewnić się, że pozostały tylko prawdziwe egzoplanety. Uzbrojeni w dane z Keplera i Gaia, Bryson i jego zespół byli w stanie określić tempo formowania się gwiazd podobnych do Słońca w galaktyce, liczbę gwiazd, które mogą mieć planety skaliste (o promieniach od 0,5 do 1,5 razy większych od Ziemi) oraz prawdopodobieństwo, że te planety będą nadawały się do zamieszkania.

Jacob Haqq Misra, naukowiec z Blue Marble Space Institute of Science, który nie pracował nad nowymi badaniami, uważa, że ​​nowe podejście jest 'znaczącym ulepszeniem w stosunku do innych prób scharakteryzowania częstości występowania planet w strefach zamieszkałych'.

Bryson i jego zespół przewidują, że średnio 37 do 60% gwiazd podobnych do Słońca w Drodze Mlecznej powinno być domem dla co najmniej jednej planety potencjalnie nadającej się do zamieszkania. Optymistycznie liczba ta może wynieść nawet 88%. Konserwatywne obliczenia obniżają tę liczbę do 7% gwiazd podobnych do Słońca w galaktyce (stąd 300 milionów) — i na podstawie tej liczby zespół przewiduje, że w promieniu 30 lat świetlnych istnieją cztery gwiazdy podobne do Słońca z planetami nadającymi się do zamieszkania. Ziemi.

Jednym z pierwotnych celów misji Keplera było obliczenie dokładnie tej liczby, mówi Bryson. Zawsze zamierzaliśmy to zrobić.

Zdolność do zamieszkania ma związek z prawdopodobieństwem, że planeta ma temperatury wystarczająco umiarkowana, aby na powierzchni mogła istnieć woda w stanie ciekłym (ponieważ woda jest niezbędna do życia, jakie znamy). Większość badań dowiaduje się o tym, mierząc odległość egzoplanety od jej gwiazdy macierzystej i czy jej orbita nie jest ani zbyt blisko, ani zbyt daleko – tak zwana strefa Złotowłosa.

Według Brysona odległość orbitalna jest użyteczną miarą, gdy badasz jedną konkretną gwiazdę. Ale kiedy patrzysz na wiele gwiazd, wszystkie będą wykazywać różne jasności, które dostarczają różne ilości ciepła do otaczających obiektów, co oznacza, że ​​ich strefy zamieszkania będą się różnić. Zamiast tego zespół postanowił myśleć o zamieszkiwaniu w kategoriach ilości światła uderzającego w powierzchnię egzoplanety, którą w artykule nazwano strumieniem instalacji.

Dzięki danym o jasności gwiazd mierzymy prawdziwą temperaturę planety — niezależnie od tego, czy rzeczywiście znajduje się ona w strefie nadającej się do zamieszkania — dla wszystkich planet wokół wszystkich gwiazd w naszej próbce — mówi Bryson. Nie można uzyskać tego samego rodzaju wiarygodnych danych dotyczących temperatury w przypadku odległości, mówi.

Chociaż Bryson twierdzi, że niepewności tego badania są mniejsze niż w poprzednich wysiłkach, nadal są dość duże. Dzieje się tak głównie dlatego, że zespół pracuje z tak małą próbką odkrytych egzoplanet skalistych. Kepler zidentyfikował ponad 2800 egzoplanet , z których tylko niektóre krążą wokół gwiazd podobnych do Słońca. Nie jest to idealna liczba do przewidywania istnienia setek milionów innych w galaktyce. Mając tak mało obserwacji, ogranicza to, co można powiedzieć o tym, co jest prawdą, mówi Bryson.

Wreszcie, nowe badania zakładają prosty model dla tych egzoplanet, które mogą radykalnie odbiegać od warunków w świecie rzeczywistym (niektóre z tych gwiazd mogą na przykład tworzyć układy podwójne z innymi gwiazdami). Włączenie większej liczby zmiennych do modelu pomogłoby nakreślić dokładniejszy obraz, ale wymaga to dokładniejszych danych, których tak naprawdę jeszcze nie mamy.

Ale to właśnie takie badania mogą nam pomóc w zdobyciu tych danych. Celem projektu Kepler była pomoc naukowcom w ustaleniu, jakiego rodzaju obiekty międzygwiazdowe powinni poświęcić więcej zasobów na badania, aby znaleźć życie pozaziemskie, zwłaszcza za pomocą teleskopów kosmicznych, których czas obserwacji jest ograniczony. To są instrumenty (takie jak NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba i ESA Teleskop PLATO ), które mogą określić, czy potencjalnie nadająca się do zamieszkania egzoplaneta ma atmosferę lub jest domem dla jakiegokolwiek potencjału biosygnatury , a badania takie jak to najnowsze mogą pomóc inżynierom w projektowaniu teleskopów lepiej dostosowanych do tych zadań. Haqq Misra dodaje, że wyniki mogą wzmocnić wsparcie dla koncepcji misji, takich jak LUVOIR , HabEx , OST , oraz ŻYCIE — z których wszystkie wykorzystują różne rodzaje instrumentów do badania zamieszkiwania na egzoplanecie na różne sposoby.

Prawie każda podobna do Słońca gwiazda w galaktyce ma planetę, na której mogłoby powstać życie, mówi Frank. Ludzkość zadaje to pytanie od ponad 2500 lat, a teraz nie tylko znamy odpowiedź, ale udoskonalamy naszą wiedzę na temat tej odpowiedzi. Ten artykuł mówi nam, że istnieje wiele planet we właściwym miejscu, w którym mogło powstać życie.

Ten post został zaktualizowany o dodatkowe komentarze od Jacoba Haqq Misra

ukryć