Около половины звезд, подобных Солнцу, могут содержать скалистые, потенциально обитаемые планеты

С тех пор, как астрономы подтвердили присутствие планет за пределами нашей солнечной системы, называемых экзопланетами, человечество задалось вопросом, сколько из них может иметь жизнь. Теперь мы на один шаг ближе к ответу. Согласно новому исследованию, основанному на данных космического телескопа Кеплера, космического телескопа НАСА по поиску планет, около половины звезд, близких по температуре к нашему Солнцу, могут иметь каменистую планету, способную поддерживать жидкую воду на своей поверхности.

В нашей галактике находится, по крайней мере, около 300 миллионов потенциально обитаемых миров, что основано даже на самой консервативной интерпретации результатов нового исследования, которое будет опубликовано в The Astronomical Journal . Некоторые из этих экзопланет могут даже быть нашими межзвездными соседями: по крайней мере, четыре из них потенциально находятся в пределах 30 световых лет от нашего Солнца, а самые близкие из них могут находиться не более чем в 20 световых годах от нас. Это минимальное количество таких планет, основанное на самой консервативной оценке, согласно которой такие миры находятся в 7% звезд, подобных Солнцу. Однако при среднем ожидаемом уровне 50% их может быть намного больше.

Это исследование помогает нам понять, что на этих планетах есть элементы, поддерживающие жизнь. Это важная часть астробиологии, изучения происхождения и будущего жизни в нашей Вселенной.

Авторы исследования — ученые НАСА, которые работали над миссией Кеплера вместе с сотрудниками со всего мира. НАСА сняло космический телескоп с эксплуатации в 2018 году после того, как в нем закончилось топливо. Девять лет наблюдений телескопа показали, что в нашей Галактике миллиарды планет — больше планет, чем звезд.

«Кеплер уже сказал нам, что существуют миллиарды планет, но теперь мы знаем, что значительная часть этих планет может быть каменистой и пригодной для жизни», — сказал ведущий автор Стив Брайсон, исследователь из Исследовательского центра Эймса НАСА в Силиконовой долине Калифорнии. «Хотя этот результат далек от окончательного значения, а вода на поверхности планеты — лишь один из многих факторов, поддерживающих жизнь, чрезвычайно интересно, что мы рассчитали, что эти миры так распространены с такой высокой уверенностью и точностью».

Чтобы рассчитать эту частоту появления, команда исследовала экзопланеты с радиусом от 0,5 до 1,5 раз больше радиуса Земли, сужаясь к планетам, которые, скорее всего, являются каменистыми. Они также сфокусировались на звездах, похожих на наше Солнце по возрасту и температуре, плюс-минус до 1500 градусов по Фаренгейту.

Это широкий спектр различных звезд, каждая из которых обладает своими особыми свойствами, влияющими на то, способны ли скалистые планеты на ее орбите поддерживать жидкую воду. Эти сложности отчасти объясняют, почему так сложно подсчитать, сколько потенциально обитаемых планет существует, особенно когда даже наши самые мощные телескопы едва могут обнаружить эти маленькие планеты. Вот почему исследовательская группа применила новый подход.

Переосмысление способов определения пригодности для жизни

Это новое открытие является значительным шагом вперед в первоначальной миссии Кеплера по пониманию того, сколько потенциально обитаемых миров существует в нашей галактике. Предыдущие оценки частоты появления таких планет, также известной как частота появления таких планет, не учитывали взаимосвязь между температурой звезды и видами света, испускаемого звездой и поглощаемого планетой.

Новый анализ учитывает эти отношения и дает более полное понимание того, может ли данная планета поддерживать жидкую воду и, возможно, жизнь. Такой подход стал возможен благодаря объединению окончательного набора данных Кеплера о планетных сигналах с данными о выходе энергии каждой звезды из обширного массива данных миссии Gaia Европейского космического агентства.

«Мы всегда знали, что определение пригодности для жизни просто с точки зрения физического расстояния планеты от звезды, чтобы не было слишком жарко или холодно, заставило нас сделать множество предположений», — сказал Рави Коппарапу, автор статьи и ученый из НАСА. Центр космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. «Данные Гайи о звездах позволили нам взглянуть на эти планеты и их звезды совершенно по-новому».

Гайя предоставила информацию о количестве энергии, падающей на планету от звезды-хозяина, на основе звездного потока или об общем количестве энергии, которое излучается в определенной области за определенное время. Это позволило исследователям подойти к своему анализу таким образом, чтобы признать разнообразие звезд и солнечных систем в нашей галактике.

«Не все звезды похожи», — сказал Коппарапу. «И не каждая планета».

Хотя точный эффект все еще исследуется, атмосфера планеты показывает, сколько света необходимо, чтобы жидкая вода также попала на поверхность планеты. Используя консервативную оценку влияния атмосферы, исследователи оценили частоту появления около 50%, то есть около половины звезд, подобных Солнцу, имеют скалистые планеты, способные содержать жидкую воду на своей поверхности. Альтернативное оптимистическое определение обитаемой зоны оценивается примерно в 75%.

Графики наследия Кеплера: будущие исследования

Этот результат основан на долгой работе по анализу данных Кеплера для получения частоты появления и закладывает основу для будущих наблюдений за экзопланетами, основанных на том, насколько часто мы ожидаем, что эти каменистые, потенциально обитаемые миры будут. Дальнейшие исследования будут продолжать уточнять скорость, сообщая о вероятности обнаружения таких планет и подкрепляя планы на следующие этапы исследования экзопланет, включая будущие телескопы.

«Знание того, насколько распространены различные типы планет, чрезвычайно важно для разработки предстоящих миссий по поиску экзопланет», — сказала соавтор Мишель Кунимото, которая работала над этой статьей после получения докторской степени по частоте встречаемости экзопланет в Университете Британской Колумбии. и недавно присоединился к команде Transiting Exoplanet Survey Satellite, или TESS, в Массачусетском технологическом институте в Кембридже, Массачусетс. «Исследования, нацеленные на небольшие, потенциально обитаемые планеты вокруг звезд, подобных Солнцу, будут зависеть от таких результатов, чтобы максимизировать их шансы на успех».

После открытия более 2800 подтвержденных планет за пределами нашей Солнечной системы данные, собранные космическим телескопом Кеплер, продолжают приносить важные новые открытия о нашем месте во Вселенной. Хотя поле зрения Кеплера покрывает только 0,25% неба, область, которую могла бы покрыть ваша рука, если бы вы подняли ее на вытянутую руку к небу, его данные позволили ученым экстраполировать значение данных миссии для остальной галактика. Эта работа продолжается с TESS, нынешним телескопом НАСА для поиска планет.

«Для меня этот результат является примером того, как много мы смогли открыть, просто заглянув за пределы нашей Солнечной системы», — сказал Брайсон. «Что мы видим, так это то, что наша галактика очаровательна, с захватывающими мирами, и некоторые из них, возможно, не слишком отличаются от нашего».

---

Источник истории:

Материалы предоставлены НАСА . Оригинал написан Фрэнком Таваресом, Исследовательский центр Эймса НАСА. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Стив Брайсон и др. Возникновение планет каменистой зоны обитания вокруг звезд солнечного типа по данным Кеплера . arXiv (появится в The Astronomical Journal) , 2020; [ аннотация ]