Еха! Какво става, ако 1 на 4 слънчеви звезди има Земя?

Концепцията на художника за космическия телескоп Kepler на фона на планети и звезди. Кеплер откри над 1000 от 4 000+ известни екзопланети. Сега въз основа на данните на Кеплер учените изчисляват, че 1 на 4 слънчеви звезди има поне 1 планета с приблизително същия размер като Земята. Изображение чрез NASA / Ames Research Center / W. Stenzel / D. Rutter / Penn State News.

Колко планети с размер на Земята - орбитират в обитаемата зона на звездата си, където би могла да съществува течна вода - в нашата галактика Млечен път? Учените откриват екзопланети от хилядите през последните години и сега имат по-добра представа какъв е отговорът на този въпрос. Според ново проучване на Пенския държавен университет въз основа на данни от космическия телескоп Kepler се оказва, че една от четири звезди, подобни на слънце, трябва да има поне една планета, сходна по размер с Земята и да орбитира в обитаемата зона на звездата си.

Новият рецензиран документ, описващ резултатите, е публикуван в The Astronomical Journal на 14 август 2019 г.

Ясно е, че това е вълнуващо проучване! То има директни последици за възможността за живот в други светове. Общо в нашата галактика има около 200 милиарда звезди, а около 10 процента от тях са слънчеви звезди. Това са 20 милиарда слънчеви звезди и ако една четвърт от тях имат поне една от тези планети с размер на Земята, това е 5 милиарда само в нашата галактика!

Концепцията на художника за Kepler-186f, екзопланета с размер на Земята, обикаляща около орбита на червено джудже звезда 582 светлинни години от Земята. Само в нашата галактика може да има милиарди такива светове. Изображение чрез NASA Ames / SETI Institute / JPL – Caltech / Astrobiology Magazine.

По-конкретно, изследователите прецениха, че планетите с почти същия размер като Земята, от 3/4 до 1 1/2 пъти по-голям от земния диаметър и с орбитални периоди, вариращи от 237 до 500 дни, се срещат около приблизително една на четири звезди, подобни на слънце. За да се отчетат несигурностите, те препоръчват, че бъдещите мисии за намиране на планета планират честота на възникване, варираща от толкова ниска, колкото около една планета на всеки 33 звезди, до почти една планета за всяка две звезди. Според Eric B. Ford, професор по астрономия и астрофизика в Penn State:

Знанието колко често трябва да очакваме да намерим планети с определен размер и орбитален период е изключително полезно за оптимизиране на проучвания за екзопланети и за проектиране на предстоящи космически мисии, за да увеличите максимално шанса си за успех. Penn State е лидер в прилагането на най-съвременните статистически и изчислителни методи за анализ на астрономически наблюдения за справяне с подобни въпроси. Нашият Институт за кибернаука (ICS) и Центърът по астростатистика (CASt) предоставят инфраструктура и поддръжка, които правят възможни тези проекти.

Повечето от планетите с размер на Земята, действително намерени досега, са открити от космическия телескоп Kepler. Но те могат да бъдат трудни за намиране, както обясни Форд:

Кеплер откри планети с голямо разнообразие от размери, композиции и орбити. Искаме да използваме тези открития, за да подобрим нашето разбиране за формирането на планетата и да планираме бъдещи мисии за търсене на планети, които могат да бъдат обитаеми. Обаче просто броенето на екзопланети с даден размер или орбитално разстояние е подвеждащо, тъй като е много по-трудно да се намерят малки планети далеч от звездата им, отколкото да се намерят големи планети близо до тяхната звезда.

Планетарната система TRAPPIST-1 (концепция на художника), на 39.6 светлинни години, има най-малко 7 скални планети с размер на Земята, включително 3 в обитаемата зона. Може ли някой от тях да има живот? Изображение чрез NASA / JPL-Caltech.

И така, как изследователите са използвали данните на Кеплер, за да определят колко планети с големина на Земята са потенциално обитаеми?

Те създадоха нов метод за определяне на честотата на появата на планетите в широк диапазон от размери и орбитални разстояния, а не само планетите, които са основният фокус на изследването. Новият модел симулира „вселените“ на звезди и планети и след това „наблюдава“ тези симулирани вселени, за да определи колко от планетите биха били открити от Кеплер във всяка „вселена“. Освен това, по-нататък Данли Хсу, аспирант в Пен щата обяснява:

Използвахме окончателния каталог на планетите, идентифицирани от Kepler, и подобрени свойства на звезди от Европейската космическа агенция s Gaia, за да изградим нашите симулации. Сравнявайки резултатите с планетите, каталогизирани от Кеплер, ние характеризирахме скоростта на планетите на звезда и как това зависи от размера на планетата и орбиталното разстояние. Нашият нов подход позволи на екипа да отчете няколко ефекта, които не са били включени в предишни проучвания.

Докато повечето от звездите, които Kepler наблюдава, обикновено са на хиляди светлинни години от слънцето, Kepler наблюдава достатъчно голяма извадка от звезди, че можем да извършим строг статистически анализ, за ​​да оценим скоростта на планетите с размер на Земята в обитаемата зона наблизо слънчеви звезди.

Колко други светове? Колко възможни цивилизации? Изображение чрез Manish Mamtani.

Резултатите от това изследване вече могат да се използват за подпомагане на планирането на предстоящите космически телескопи, като космическия телескоп на Джеймс Уеб (JWST), които ще могат да изучават атмосферата на някои от тези светове и да търсят признаци на биомаркери - газове като кислород или метан - това може да означава живот. Според Ford:

Учените са особено заинтересовани да търсят биомаркери - молекули, показателни за живота - в атмосферите на приблизително планети с размер на Земята, които орбитират в „обитаемата зона“ на слънцеподобни звезди. Обитаемата зона е диапазон от орбитални разстояния, при които планетите биха могли да поддържат течна вода на техните повърхности. Търсенето на доказателства за живот на планети с размер на Земята в обитаемата зона на слънчеви звезди ще изисква голяма нова космическа мисия.

Не толкова отдавна не знаехме дали някоя друга звезда ги е орбитирала. Сега научихме, че повечето от тях го правят, а когато става въпрос за звезди, подобни на нашето собствено слънце, поне една четвърт от тях имат светове, които биха могли да бъдат подобни на нашия ...

Долен ред: Ново проучване, използващо данни от космическия телескоп Kepler, предполага, че в нашата галактика около орбита може да има голям брой светове с размер на Земята в обитаемата зона на звездата им. Нашата галактика Млечният път има общо около 200 милиарда звезди и около 20 милиарда слънчеви звезди. Ако една от четири слънчеви звезди има поне една планета с размер на Земята, това е 5 милиарда такива светове само в нашата галактика!

Източник: Коефициент на възникване на планетите, орбитиращи звезди на FGK: Комбиниране на Kepler DR25, Gaia DR2 и Байесов извод

Чрез щата Пен нюз