Halvdelen af ​​Mælkevejens sollignende stjerner kunne være hjemsted for jordlignende planeter

Wikimedia Commons

Næsten 4.300 exoplaneter er blevet opdaget af astronomer, og det er helt tydeligt, nu vores galakse er fyldt med dem. Men meningen med at lede efter disse nye verdener er mere end blot en øvelse i frimærkeindsamling - det er at finde en, der kunne være hjemsted for livet, hvad enten det er fremtidige mennesker, der har fundet en måde at rejse de afstande eller udenjordisk liv, der har gjort et hjem allerede for sig selv. Den bedste mulighed for at finde sådan noget er at finde en planet, der ligner Jorden.

Og hvilken bedre måde at lede efter Jorden 2.0 end at søge rundt i stjerner, der ligner solen? En ny analyse af exoplanetdata indsamlet af NASAs Kepler-rumteleskop, som fungerede fra 2009 til 2018, er kommet med nogle nye forudsigelser for, hvor mange stjerner i Mælkevejsgalaksen, der kan sammenlignes med solen i temperatur og alder, der sandsynligvis vil være kredser om en stenet, potentielt beboelig planet som Jorden. Når det anvendes på nuværende estimater af 4,1 mia sollignende stjerner i galaksen, antyder deres model, at der er som minimum 300 millioner med mindst én beboelig planet.

Modellens gennemsnit antyder dog, at hver anden sollignende stjerner kunne have en beboelig planet, hvilket får det tal til at svulme op til over 2 mia. Endnu mindre konservative forudsigelser tyder på, at det kan være over 3,6 mia.

Den nye undersøgelse er endnu ikke blevet peer-reviewet, men det bliver snart, og det skal udgives i Astronomical Journal.

Dette ser ud til at være en meget omhyggelig undersøgelse og omhandler virkelig vanskelige spørgsmål om ekstrapolering fra Kepler-kataloget, siger Adam Frank, fysiker og astronom ved University of Rochester, som ikke var involveret i undersøgelsen. Målet er at få et fuldstændigt, pålideligt og præcist estimat for det gennemsnitlige antal potentielt beboelige planeter omkring stjerner. De ser ud til at have klaret det godt.

Forskere har tidligere gjort adskillige forsøg på at bruge Kepler-data til at finde ud af, hvor mange sollignende stjerner i galaksen der har potentielt beboelige exoplaneter i deres kredsløb. Men disse undersøgelser har givet svar, der varierede fra mindre end 1 % til mere end 100 % (dvs. flere planeter omkring disse stjerner). Det er en afspejling af, hvor hårdt det har været at arbejde med disse data, siger Steve Bryson fra NASA Ames Research Center i Californien, der ledede det nye arbejde.

To store problemer har skabt dette store vindue: ufuldstændige data og behovet for at fjerne falske påvisninger fra Kepler-datasættet.

Den nye undersøgelse adresserer begge disse problemer. Det er den første af sin slags til at bruge det fulde Kepler exoplanet-datasæt (mere end 4.000 detektioner fra 150.000 stjerner), men det bruger også stjernedata fra Gaia, Den Europæiske Rumorganisations mission til at kortlægge hver stjerne i Mælkevejen . Alt det hjalp med at gøre de endelige estimater mere nøjagtige med mindre usikkerheder. Og det er efter, at forskere har brugt år på at analysere Kepler-kataloget for at fjerne skjulte elementer og sikre, at kun rigtige exoplaneter er tilbage. Bevæbnet med både Kepler- og Gaia-data var Bryson og hans team i stand til at bestemme dannelseshastigheden for sollignende stjerner i galaksen, antallet af stjerner, der sandsynligvis har klippeplaneter (med radius 0,5 til 1,5 gange Jordens) og sandsynligheden for, at disse planeter ville være beboelige.

Jacob Haqq Misra, en forsker ved Blue Marble Space Institute of Science, som ikke arbejdede på den nye undersøgelse, mener, at den nye tilgang er en 'betydelig forbedring i forhold til andre forsøg på at karakterisere forekomsten af ​​planeter i beboelig zone.'

I gennemsnit forudser Bryson og hans team, at 37 til 60 % af sollignende stjerner i Mælkevejen burde være hjemsted for mindst én potentielt beboelig planet. Optimistisk set kunne tallet være så højt som 88%. De konservative beregninger trækker dette tal ned til 7 % af sollignende stjerner i galaksen (deraf 300 millioner) - og på basis af det tal forudsiger holdet, at der er fire sollignende stjerner med beboelige planeter inden for 30 lysår af Jorden.

Et af de oprindelige mål med Kepler-missionen var at beregne præcis dette tal, siger Bryson. Det har vi altid haft til hensigt at gøre.

Beboelighed har at gøre med chancerne for, at en planet har temperaturer moderat nok til at flydende vand kan eksistere på overfladen (da vand er afgørende for livet, som vi kender det). De fleste undersøgelser finder ud af dette ved at måle afstanden af ​​en exoplanet fra dens værtsstjerne, og om dens kredsløb ikke er for tæt og ikke for langt - den såkaldte Guldlok-zone.

Ifølge Bryson er kredsløbsafstand en nyttig målestok, når du undersøger en bestemt stjerne. Men når du ser på mange stjerner, vil de alle udvise forskellige lysstyrker, der leverer forskellige mængder varme til omgivende objekter, hvilket betyder, at deres beboelige zoner vil variere. Holdet valgte i stedet at tænke på beboelighed i form af mængden af ​​lys, der rammer overfladen af ​​en exoplanet, som avisen kalder instellationsfluxen.

Gennem stjernelysstyrkedata måler vi den sande temperatur på planeten - uanset om den virkelig er i den beboelige zone eller ej - for alle planeterne omkring alle stjernerne i vores prøve, siger Bryson. Man får ikke den samme slags pålidelige temperaturtal, når man arbejder med afstande, siger han.

Selvom Bryson hævder, at denne undersøgelses usikkerheder er mindre end dem i tidligere bestræbelser, er de stadig ret store. Dette skyldes hovedsageligt, at holdet arbejder med et så lille udsnit af opdagede stenede exoplaneter. Kepler har identificeret over 2.800 exoplaneter , hvoraf kun nogle kredser om sollignende stjerner. Det er ikke et ideelt tal at bruge til at forudsige eksistensen af ​​hundreder af millioner af andre i galaksen. Ved at have så få observationer, begrænser det, hvad man kan sige om, hvad sandheden er, siger Bryson.

Endelig antager den nye undersøgelse en simpel model for disse exoplaneter, der kan afvige dramatisk fra forholdene i den virkelige verden (nogle af disse stjerner kan for eksempel danne binære stjernesystemer med andre stjerner). At sætte flere variabler ind i modellen ville hjælpe med at tegne et mere præcist billede, men det kræver mere præcise data, som vi ikke rigtig har endnu.

Men det er undersøgelser som disse, der kunne hjælpe os med at erhverve disse data. Hele pointen med Kepler var at hjælpe videnskabsmænd med at finde ud af, hvilke slags interstellare objekter, de burde bruge flere ressourcer på at studere for at finde udenjordisk liv, især med rumbaserede teleskoper, hvis observationstid er begrænset. Disse er instrumenterne (såsom NASA's James Webb rumteleskop og ESA PLATO teleskop ), der kunne afgøre, om en potentielt beboelig exoplanet har en atmosfære eller er hjemsted for ethvert potentiale biosignaturer , og undersøgelser som denne seneste kan hjælpe ingeniører med at designe teleskoper, der er mere egnede til disse opgaver. Haqq Misra tilføjer, at resultaterne kunne styrke støtten til missionskoncepter som LUVOIR , HabEx , OST , og LIV - som alle udnytter forskellige typer instrumenter til at studere exoplaneters beboelighed på forskellige måder.

Næsten hver eneste sollignende stjerne i galaksen har en planet, hvor der kan dannes liv, siger Frank. Menneskeheden har stillet dette spørgsmål i mere end 2.500 år, og nu kender vi ikke kun svaret, vi forfiner vores viden om det svar. Dette papir fortæller os, at der er mange planeter derude på det rigtige sted, hvor livet kan dannes.

Dette indlæg er blevet opdateret med yderligere kommentarer fra Jacob Haqq Misra

skjule