Wow! Co když 1 ze 4 slunečních hvězd má Zemi?

Umělcova koncepce Keplerova kosmického dalekohledu na pozadí planet a hvězd. Kepler objevil přes 1 000 ze 4 000+ známých exoplanet. Nyní, na základě Keplerových dat, vědci odhadují, že 1 ze 4 slunečních hvězd má alespoň 1 planetu přibližně stejné velikosti jako Země. Obrázek přes NASA / Ames Research Center / W. Stenzel / D. Rutter / Penn State News.

Kolik planet Země - obíhajících v obývatelné zóně jejich hvězdy, kde by mohla existovat kapalná voda - je v naší Galaxii Mléčná dráha? Vědci objevili v posledních letech exoplanety po tisících a nyní mají lepší představu o tom, jaká je odpověď na tuto otázku. Podle nové studie Penn State University založené na údajích z Keplerova kosmického dalekohledu se ukázalo, že jedna ze čtyř slunečních hvězd by měla mít alespoň jednu planetu podobnou velikosti jako Země a obíhající v obývatelné zóně její hvězdy.

Nový recenzovaný příspěvek, který popisuje výsledky, byl publikován v The Astronomical Journal 14. srpna 2019.

Je zřejmé, že je to vzrušující studie! Má to přímý dopad na možnost života v jiných světech. V naší galaxii je celkem asi 200 miliard hvězd a asi 10 procent z nich jsou hvězdy podobné slunci. To je 20 miliard slunečních hvězd a pokud čtvrtina z nich má alespoň jednu z těchto planet Země, je to jen 5 miliard v naší galaxii!

Umělcova představa o Kepler-186f, pozemské exoplanetě obíhající po červeném trpasličí hvězdě 582 světelných let od Země. Jen v naší galaxii by mohly existovat miliardy takových světů. Obrázek přes NASA Ames / SETI Institute / JPL – Caltech / Astrobiology Magazine.

Přesněji řečeno, vědci odhadli, že planety téměř stejné velikosti jako Země, od 3/4 do 1 1/2 násobku průměru Země, as orbitálními obdobími v rozmezí od 237 do 500 dnů, se vyskytují kolem přibližně jedné ze čtyř hvězd podobných Slunci. S cílem zohlednit nejistoty doporučují, aby budoucí mise zaměřené na nalezení planety plánovaly výskyt výskytu v rozsahu od tak nízké, jako je jedna planeta na každých 33 hvězd, až po téměř jednu planetu na každé dvě hvězdy. Podle Eric B. Forda, profesora astronomie a astrofyziky ve státě Penn:

Vědět, jak často bychom měli očekávat, že najdeme planety dané velikosti a orbitální periody, je nesmírně užitečné pro optimalizaci průzkumů exoplanet a návrh nadcházejících vesmírných misí, aby se maximalizovala jejich šance na úspěch. Penn State je lídrem v uvádění nejmodernějších statistických a výpočetních metod do analýzy astronomických pozorování za účelem řešení těchto druhů otázek. Náš Institut pro CyberScience (ICS) a Centrum pro astrostatiku (CASt) poskytují infrastrukturu a podporu, která umožňuje tyto typy projektů.

Většina planet dosud velkých Země byla objevena Keplerovým vesmírným dalekohledem. Jak však Ford vysvětlil, může být obtížné je najít.

Kepler objevil planety se širokou škálou velikostí, složení a orbity. Chceme tyto objevy využít k lepšímu porozumění formování planety ak plánování budoucích misí k hledání planet, které by mohly být obyvatelné. Pouhé počítání exoplanet dané velikosti nebo orbitální vzdálenosti je však zavádějící, protože je mnohem těžší najít malé planety daleko od jejich hvězdy, než najít velké planety poblíž jejich hvězdy.

Planetární systém TRAPPIST-1 (umělecký koncept), vzdálený 39, 6 světelných let, má v obytné zóně nejméně 7 skalních planet Země, včetně 3. Mohl by mít někdo z nich život? Obrázek přes NASA / JPL-Caltech.

Jak tedy vědci použili Keplerova data, aby určili, kolik z nich potenciálně obyvatelných planet na Zemi existuje?

Navrhli novou metodu k odvození míry výskytu planet v širokém rozsahu velikostí a orbitálních vzdáleností, nejen planet, které jsou hlavním zaměřením studie. Nový model simuluje „vesmír“ hvězd a planet a poté „pozoruje“ tyto simulované vesmíry, aby určil, kolik z planet by Kepler objevil v každém „vesmíru“. Jak Danley Hsu, postgraduální student ve státě Penn, dále vysvětlil:

K sestavení našich simulací jsme použili konečný katalog planet identifikovaný Keplerem a vylepšené vlastnosti hvězd z kosmické lodi Gaia Evropské kosmické agentury. Porovnáním výsledků s planetami katalogizovanými Keplerem jsme charakterizovali rychlost planet na hvězdu a to, jak to závisí na velikosti planety a orbitální vzdálenosti. Náš nový přístup umožnil týmu vysvětlit několik účinků, které nebyly zahrnuty v předchozích studiích.

Zatímco většina hvězd, které Kepler pozoroval, je obvykle tisíce světelných let od Slunce, Kepler pozoroval dostatečně velký vzorek hvězd, abychom mohli provést přísnou statistickou analýzu pro odhad míry planet planet Země v obývatelné zóně blízkých slunce-jako hvězdy.

Kolik dalších světů? Kolik možných civilizací? Obrázek přes Manish Mamtani.

Výsledky této studie lze nyní využít k plánování nadcházejících vesmírných dalekohledů, jako je James Webb Space Telescope (JWST), který bude schopen studovat atmosféry některých z těchto světů a hledat známky biomarkerů - plynů jako kyslík nebo metan - to by mohlo naznačovat život. Podle Ford:

Vědci se obzvláště zajímají o hledání biomarkerů - molekul svědčících o životě - v atmosféře zhruba planet o velikosti Země, které obíhají v „obyvatelné zóně“ hvězd podobných Slunci. Obytná zóna je rozsah orbitálních vzdáleností, ve kterých by planety mohly na svých površích nést kapalnou vodu. Hledání důkazů o životě na planetách velikosti Země v obyvatelné zóně hvězd podobných Slunci bude vyžadovat velkou novou vesmírnou misi.

Není to tak dávno, nevěděli jsme, jestli nějaké jiné hvězdy mají planety obíhající kolem nich. Nyní jsme se dozvěděli, že většina z nich ano, a pokud jde o hvězdy podobné našemu vlastnímu slunci, alespoň čtvrtina z nich má světy, které by mohly být podobné našim vlastním…

Sečteno a podtrženo: Nová studie využívající data z kosmického dalekohledu Kepler naznačuje, že v naší galaxii obíhající v zóně obývatelné jejich hvězdou by mohlo být velké množství světů velikosti Země. Naše galaxie, Mléčná dráha, má dohromady asi 200 miliard hvězd a asi 20 miliard slunečních hvězd. Pokud jedna ze čtyř slunečních hvězd má alespoň jednu planetu Země, je to jen 5 miliard takových světů v naší galaxii!

Zdroj: Výskyt výskytu planet obíhajících kolem hvězd FGK: Kombinace Kepler DR25, Gaia DR2 a Bayesovské inference

Přes Penn State News