Šest milijardi planeta sličnih Zemlji u Mliječnom putu? Ako je istina, to je zapanjujuće. Ali broj treba kontekst.
Mliječna staza ima 400 milijardi zvijezda. Dakle, čak i ako postoji šest milijardi planeta sličnih Zemlji, oni su i dalje rasprostranjeni po cijeloj našoj ogromnoj galaksiji.
Nova studija došla je do broja od šest milijardi. Koautori su Michelle Kunimoto i Jaymie Matthews, oboje sa Sveučilišta British Columbia. Naziv studije je ' Pretraživanje cjeline Keplerovih podataka. II. Procjene stope pojavljivanja za FGK zvjezdice .” Objavljeno je u časopisu The Astronomical Journal.
Svijet nalik Zemlji je kamenit, otprilike iste veličine kao Zemlja, i koji kruži oko zvijezde nalik Suncu ili G-tipa. Također mora kružiti oko te zvijezde u nastanjivoj zoni, što je raspon udaljenosti koji omogućuje tekuću vodu na planetu. Vrijedi napomenuti da je najčešći tip egzoplaneta koji smo otkrili planet veličine Neptuna daleko od nastanjive zone.
Umjetnička ilustracija useljive zone oko različitih vrsta zvijezda. Zasluge: NASA
'Moji izračuni postavljaju gornju granicu od 0,18 planeta sličnih Zemlji po zvijezdi tipa G', rekao je koautor Kunimoto u priopćenje za javnost . 'Procjena koliko su različite vrste planeta uobičajene oko različitih zvijezda može pružiti važna ograničenja za stvaranje planeta i teorije evolucije, te pomoći optimizirati buduće misije posvećene pronalaženju egzoplaneta.'
Prethodni radovi o pojavi planeta sličnih Zemlji došli su do drugih brojeva, od 0,02 potencijalno nastanjiva svijeta nalik Zemlji po zvijezdi sličnoj Suncu, do više od jednog po zvijezdi.
“Naša Mliječna staza ima čak 400 milijardi zvijezda, od kojih je sedam posto G tipa”, rekao je koautor Matthews. 'To znači da manje od šest milijardi zvijezda može imati planete slične Zemlji u našoj galaksiji.'
Velika većina egzoplaneta koje smo otkrili pronađena je metodom tranzitnog vremena. Automatizirane zvjezdarnice poput Keplera nadzirale su zvijezde u potrazi za izdajničkim padom svjetline koji je stvorio planet koji prolazi ispred svoje zvijezde. Ali ta metoda ima neizbježnu pristranost.
Budući da će veći planet uzrokovati mnogo izraženiji pad svjetla zvijezda od manjeg planeta, pronašli smo mnogo više velikih plinovitih planeta nego što imamo manjih, stjenovitih svjetova. Kepler je također vjerojatnije uočio planete s kraćim orbitalnim periodima. Dakle, ne možemo samo uzeti Keplerove podatke i ekstrapolirati ih na cijelu Mliječnu stazu.
Veličine provjerenih planeta neposredno nakon objavljivanja 715 potvrđenih planeta iz Keplerovih podataka u veljači 2014. Keplerovi rezultati nisu pravi prikaz populacija egzoplaneta jer može lakše pronaći veće planete nego manje. Zasluge: NASA
U svom radu istraživači pišu da je „pronalaženje planeta veličine Zemlje izazovno zbog njihove male veličine i niskog omjera tranzitnog signala i šuma (S/Ns), što znači da cjevovodi za otkrivanje planeta imaju veće poteškoće u otkrivanju njih nego veće planete, i veći rizik da ih se zbuni s bukom nalik tranzitu u podacima.”
Kako bi prevladao ovu pristranost uzorkovanja, Kunimoto je koristio tehniku poznatu kao 'modeliranje naprijed'.
'Počela sam simulirajući punu populaciju egzoplaneta oko zvijezda koje je Kepler tražio', objasnila je. “Svaki planet sam označio kao 'otkriven' ili 'propušten', ovisno o tome koliko je vjerojatno da će ih moj algoritam za traženje planeta pronaći. Zatim sam usporedio otkrivene planete s mojim stvarnim katalogom planeta. Ako je simulacija proizvela blisko podudaranje, tada je početna populacija vjerojatno bila dobar prikaz stvarne populacije planeta koji kruže oko tih zvijezda.”
Njihova studija temelji se na Keplerovom katalogu od oko 200.000 zvijezda i preciznim mjerenjima radijusa iz Gaia Data Release 2. Također su uzeli u obzir učinkovitost detekcije i signale buke nalik tranzitu u podacima. Na kraju, kako pišu autori, „Za planete veličine 0,75–1,5R ?kružeći u konzervativno definiranoj nastanjivoj zoni (0,99–1,70 au) oko zvijezda G-tipa, postavljamo gornju granicu (84,1. percentil)<0.18 planets per star.”
Ova slika iz studije pokazuje stope pojavljivanja egzoplaneta oko zvijezda G-tipa nalik Suncu. Os y prikazuje polumjer planeta, a os x prikazuje orbitalne periode. Svaki kvadrat je također označen bojom legendom s desne strane. Zasluge za sliku: Kunimoto i Matthews, 2020.
Ali iznalaženje tog broja bio je samo dio studije. Ovaj novi rad također je imao nešto za reći o onome što je poznato kao 'razmak radijusa planeta'.
The razmak radijusa poznat je i kao Fultonov jaz, po Benjaminu Fultonu, astronomu i istraživaču s NASA-inog Exoplanet Science Institutea. Opisuje fenomen opisan u a 2017 rad Fultona i tima istraživača.
Iz nekog razloga, vrlo je neuobičajeno da egzoplanet s orbitalnim periodom manjim od 100 dana ima polumjer između 1,5 i 2 puta veći od Zemljinog.
Razmak u radijusu egzoplaneta. Iz nekog razloga, vrlo je neobično pronaći egzoplanet s orbitom manjom od 100 dana, s polumjerom između 1,5 i 2 puta većim od Zemljinog. Slika iz ANKETE CALIFORNIA-KEPLER.
III. JAZ U DISTRIBUCIJI RADIJUSA MALIH PLANETA. Zasluge za sliku: Fulton et al, 2017.
Jedno objašnjenje za ovaj jaz u radijusu je fotoevaporacija. Najbliži planeti toliko su blizu svojim zvijezdama da gube svoju atmosferu zbog zvjezdanog visokoenergetskog zračenja svojih zvijezda. No, zvijezde ključaju nakon otprilike 100 milijuna godina, tako da veći planeti s debljim omotačima vodika/helija još uvijek mogu zadržati dio svojih ovojnica do trenutka kada se visoko energetsko zračenje njihove zvijezde ugasi. Čak i ako zadrže mali postotak svoje izvorne atmosfere H/He, to je dovoljno za napuhavanje njihovih radijusa.
Ali Kunimoto i Matthews pronašli su nešto drugo.
Otkrili su da se ovaj jaz u radijusu zapravo događa u manjem rasponu orbitalnih razdoblja nego što je to pokazao prethodni rad. Rezultati tima mogu 'pružiti ograničenja za modele evolucije planeta koja objašnjavaju karakteristike jaza u radijusu.'
Figura iz Kunimotoovog i Matthewsovog papira. Siva pozadina je Fultonov jaz, dok su novi podaci u crnoj boji. Zasluge za sliku: Kunimoto i Matthews, 2020.
Jedan od problema u ovoj vrsti posla je i pojam 'naseljiva zona'. Ne postoji točna definicija pojma, što znači da može biti teško uspoređivati posao između različitih timova ljudi. “Djelomično objašnjenje za nedostatak dosljednosti između literature
vrijednosti leže u tome kako autori definiraju 'HZ', pišu autori.
Drugi problem je definicija stjenovitog planeta. “Još jedan komplicirajući čimbenik je kako autori definiraju veličinu potencijalno nastanjivog, stjenovitog planeta. Premalen i planet neće moći zadržati atmosferu niti podržati tektoniku ploča.”
U ovom radu autori koriste definiciju nastanjive zone koja je sve češća: od 0,99 do 1,70 astronomskih jedinica. Također koriste donju granicu radijusa od 0,75 Zemljinih radijusa za stjenoviti planet i 1,5 Zemljinih radijusa za gornju granicu. Drugi istraživači rade s tim istim definicijama.
Umjetnička koncepcija HD 21749c, prvog planeta veličine Zemlje koji je pronašao NASA-in Transiting Exoplanets Survey Satellite (TESS), kao i njegovog brata, HD 21749b, toplog svijeta veličine sub-Neptuna. Zasluge: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science.
Ovo neće biti konačni rad na populaciji egzoplaneta planeta sličnih Zemlji. Još smo u povojima proučavanja egzoplaneta i tek počinjemo biti dobri u pronalaženju egzoplaneta i pouzdanom karakteriziranju njihovih veličina, tipa i položaja. Kako je Kunimoto objasnio u priopćenju za javnost, ova vrsta istraživanja pomoći će nam da poboljšamo naše razumijevanje populacija egzoplaneta i kako ih tražiti.
Ali ako postoji 6 milijardi planeta sličnih Zemlji u Mliječnoj stazi, očekujte da ćete čuti o njima kako vrijeme bude prolazilo. Misije poput NASA-e TESS i ESA-e CHEOPS podižu pronalaženje planeta na sljedeću razinu. Ako postoje drugi planeti koji su poput Zemlje, ne mogu se skrivati zauvijek.
Više:
- Priopćenje za javnost: Čak šest milijardi planeta sličnih Zemlji u našoj galaksiji, prema novim procjenama
- Znanstveni rad: Pretraživanje cjeline Keplerovih podataka. II. Procjene stope pojavljivanja za FGK zvjezdice
- Svemir danas: TESS pronalazi svoj prvi svijet veličine Zemlje u nastanjivoj zoni zvijezde
