Kosmiczny teleskop Kepler NASA radykalnie zmienił nasze spojrzenie na ogromną liczbę egzoplanet krążących wokół innych gwiazd w naszej galaktyce, ale ile z nich nadaje się do życia wśród nich?
Dzisiaj płonie nas przytłaczająca chęć zrozumienia, które z ponad 1000 planet odkrytych przez Kosmiczny Teleskop Keplera nadają się do zamieszkania. Czy są wystarczająco blisko swojej gwiazdy? Jak ich powierzchnie odbijają światło? Jak stronnicze są ich orbity?
Nowy dokument, który został uznany przez Astrophysical Journal i wcześniej opublikowany na stronie arxiv.org, proponuje wziąć pod uwagę wszystkie te czynniki i sklasyfikować planety zgodnie z ich „indeksem zamieszkania”.
Pomoże to ustalić priorytety, które planety należy uważniej rozważyć, mówi Rory Barnes, naukowiec i profesor astronomii na University of Washington. Omówił z Discovery News, jak ten indeks zadziała.
Główne cechy
Schemat tego, co dzieje się z krzywą świetlną gwiazdy, gdy planeta przechodzi przed nią.
Kiedy egzoplaneta przechodzi przed gwiazdą i może być obserwowana przez teleskop, taki jak Kepler, wtedy cztery główne cechy są widoczne, jak mówi Barnes: okres orbitalny (jak długo trwa okrążenie gwiazdy), czas trwania przejścia (jak długo to trwa aby przejść), głębokość przejścia (ile światła jest zablokowane) i czas między przejściami.
„Tylko te dane nie wystarczą, aby wyciągnąć wnioski na temat możliwości zamieszkania” - mówi Barnes. „Nie mówimy o masie, promieniu i jasności gwiazdy - to są rzeczy, które zdecydowanie musimy wiedzieć o planetach”, o których mowa „”. Zwykle oznacza to, że dane konwersji nie są wystarczające. Astronomowie uzyskują bardziej szczegółowe informacje, patrząc na „kołysanie” gwiazdy, gdy planeta krąży wokół niej. Ta metoda jest znana jako metoda prędkości radialnej. Daje to dodatkowe informacje, na przykład o masie egzoplanet i orbicie planetarnej.
Krok 1: Badanie jasnych gwiazd
Artystyczna ilustracja TESS (satelita, badający przejściowe egzoplanety) i planety przechodzące przed gwiazdą.
W 2017 lub 2018 roku satelita NASA badający przejściowe egzoplanety (TESS) zacznie eksplorować planety przechodzące przed jasnymi gwiazdami. Jeśli gwiazda znajduje się blisko Ziemi, więcej informacji będzie dla nas dostępnych po prostu dlatego, że jest większa w wizjerze niż rozmiar gwiazdy, lub dlatego, że jest jaśniejsza, na przykład, poprzez astrosejsmologię - naukę o „gwiazdowych trzęsieniach ziemi”.
„To jedna z największych korzyści TESS” - powiedział Barnes. „Satelita TESS przygląda się bliskim gwiazdom, które są znacznie jaśniejsze, dzięki czemu możemy stosować bardziej złożone metody”.
Krok 2: Aktualne modele klimatyczne
Ta ilustracja przedstawia egzoplanetę OGLE-2005-BLG-390L b, która, jak się szacuje, ma temperaturę powierzchni zaledwie 50 Kelwinów (-370 stopni Fahrenheita lub -223 stopni Celsjusza)
Możesz użyć kilku dostępnych nam parametrów - ilości światła, które jest zablokowane, rozmiaru orbity - aby zobaczyć, ile promieniowania trafia na planetę.
Problem polega jednak na tym, że musimy również wiedzieć, ile światła może odbijać planeta. Lód odbija więcej światła niż woda lub ziemia. Oznacza to, że planeta lodowa będzie miała niższą temperaturę powierzchni niż planeta z dużą ilością wody. Przez masę planety nie zawsze jest jasne, czy jest gazowa (jak Neptuna) czy skalista (jak Ziemia), lub coś pomiędzy. To sprawia, że obliczenia są jeszcze bardziej skomplikowane.
Krok 3: Obecna ekscentryczność
Ten schemat Układu Słonecznego pokazuje, jak bardzo orbity planet karłowatych Plutona i Eris są przemieszczane w porównaniu z innymi planetami
Ale jest jeszcze jedno wielkie pytanie: ile przesunęła się orbita planety? Niemożliwe jest określenie na podstawie danych konwersji bez posiadania innych informacji.
Jeśli planeta jest blisko swojej gwiazdy, więcej promieniowania uderzy w jej powierzchnię. Jeśli planeta jest daleko od swojej gwiazdy, promieniowanie będzie mniejsze. Jeśli planeta porusza się nagle bardzo blisko gwiazdy, a następnie przemieszcza się na dużą odległość, ilość promieniowania również zmienia się dramatycznie.
„To jest coś w rodzaju tańca między albedo a ekscentrycznością, która w dużej mierze decyduje o tym, jak mieszkaniowa jest ta planeta” - powiedział Barnes. „Mimośrodowość jest łatwiejsza do określenia, czy w systemie jest kilka planet, ponieważ można zobaczyć, jak ich orbity oddziałują na siebie”.
Wskaźnik możliwości zamieszkania
Indeks habitability klasyfikuje planety takie jak Kepler-62F, mała super-Ziemia, jak pokazano na tym obrazie artystycznym.
Barnes i jego koledzy opracowali formułę, dzięki której bardzo prawdopodobne jest określenie, czy dana planeta jest warta bardziej szczegółowego badania. Ich wskaźnik mieszkalności jest produktem pewnych elementów planetarnych, które umożliwiają stworzenie zamieszkałego świata: promieniowanie gwiezdne spadające na powierzchnię, przemieszczenie orbity (ekscentryczność), albedo i skalistość.
Zaleca stosowanie następującej formuły:
- Dane przejścia mogą cię oszukać: wydaje ci się, że istnieje tam planeta, podczas gdy w rzeczywistości jest to tylko dołek światła, który pojawia się z powodu plam na gwieździe. Musisz użyć alternatywnej metody, aby potwierdzić obecność planety. Na przykład metoda prędkości radialnej, to znaczy obserwowania drgań gwiazdy;
- Jak tylko otrzymasz więcej danych po pomiarach z wykorzystaniem metody prędkości radialnej, takich jak ekscentryczność, odsłuchaj planety zgodnie ze schematem oceny. Te o najkorzystniejszych właściwościach powinny być badane przez większą liczbę teleskopów w celu uzyskania bardziej wiarygodnych informacji;
Ma nadzieję, że astronomowie korzystający z TESS, teleskopu Jamesa Webba (który wkrótce będzie dostępny) i innych narzędzi, będą mogli sprawić, że poszukiwanie indeksu będzie bardziej efektywne dzięki zastosowaniu indeksu.
„Zasoby potrzebne do zbadania mogą być znaczące, zwłaszcza dla najmniejszych planet” - powiedział Barnes. „Nasz system rankingowy pomoże wyłonić więcej priorytetowych kandydatów do przetestowania ich zdolności do zamieszkania”.
