Ile planet typu ziemskiego krąży wokół gwiazd podobnych do Słońca?

Nowe badanie dostarcza najdokładniejszego oszacowania częstotliwości, w jakiej planety podobne do Ziemi pod względem wielkości i odległości od swojej macierzystej gwiazdy występują wokół gwiazd podobnych do naszego Słońca. Znajomość częstości występowania tych potencjalnie nadających się do zamieszkania planet będzie istotna przy projektowaniu przyszłych misji astronomicznych mających na celu scharakteryzowania pobliskich planet skalistych okrążających gwiazdy podobne do Słońca, które mogłyby podtrzymywać życie.

Kosmiczny teleskop Keplera, zanim został wycofany z użycia, zaobserwował setki tysięcy gwiazd i zidentyfikował planety poza Układem Słonecznym – egzoplanety – dokumentując zdarzenia tranzytów. Do tranzytu dochodzi, gdy orbita planety przechodzi między gwiazdą a obserwatorem, blokując część światła tej gwiazdy, przez co wydaje się, że ta przygasa. Mierząc wielkość pociemnienia i czas między tranzytami oraz wykorzystując informacje o właściwościach gwiazdy, astronomowie charakteryzują rozmiar planety i jej odległość od gwiazdy macierzystej.

„Kepler odkrył planety o różnych rozmiarach, składzie i orbitach. Chcemy wykorzystać te odkrycia, aby lepiej zrozumieć proces powstawania planet i planować przyszłe misje kosmiczne poszukujące planet nadających się do zamieszkania. Jednak samo liczenie egzoplanet o danym rozmiarze czy odległości orbitalnej jest mylące, ponieważ o wiele trudniej jest znaleźć małe planety z dala od ich gwiazd niż duże planety w pobliżu tych gwiazd” – powiedział Eric B. Ford, profesor astronomii i astrofizyki w Penn State i jeden z liderów zespołu badawczego.

Aby pokonać tę przeszkodę, naukowcy opracowali nową metodę wnioskowania o częstotliwości występowania planet w szerokim zakresie rozmiarów i odległości orbitalnych. Nowy model symuluje „wszechświaty” gwiazd i planet, a następnie „obserwuje” te symulowane wszechświaty, aby określić, ile planet odkryłby Kepler w każdym „wszechświecie”.

Wyniki tych badań są szczególnie istotne w planowaniu przyszłych misji kosmicznych mających na celu scharakteryzowanie planet potencjalnie podobnych do Ziemi. Chociaż misja Keplera odkryła tysiące małych planet, większość z nich jest tak daleko, że astronomom trudno jest poznać szczegóły dotyczące ich składu i atmosfery.

„Naukowcy są szczególnie zainteresowani poszukiwaniem biomarkerów – cząsteczek wskazujących na życie – w atmosferach planet o zbliżonej wielkości do Ziemi, które krążą w ekosferze gwiazdy podobnej do Słońca. Ekosfera to zakres odległości orbitalnych, gdzie planety na swojej powierzchni mogą utrzymywać wodę w stanie ciekłym. Poszukiwanie życia na planetach wielkości Ziemi w strefie życia gwiazd podobnych do Słońca będzie wymagało nowej dużej misji” – powiedział Ford.

Naukowcy twierdzą, że wielkość tej misji będzie zależała od obfitości planet wielkości Ziemi. NASA i National Academies of Science badają obecnie koncepcje misji, które różnią się znacznie pod względem wielkości i możliwości. Jeżeli planety wielkości Ziemi są rzadkością, to najbliższe planety podobne do Ziemi znajdują się dalej i wymagana będzie wielka, ambitna misja do znalezienia dowodów życia na planetach potencjalnie podobnych do Ziemi. Z drugiej strony jeżeli planety podobne Ziemi są powszechne, będą tam egzoplanety rozmiarów Ziemi okrążające gwiazdy po bliskiej orbicie, i stosunkowo małe obserwatorium będzie w stanie zbadać ich atmosfery.

„Podczas, gdy większość gwiazd, które obserwował Kepler, znajduje się zazwyczaj tysiące lat świetlnych od Słońca, Kepler zaobserwował wystarczająco dużą próbkę gwiazd, abyśmy mogli przeprowadzić rygorystyczną analizę statystyczną w celu oszacowania częstotliwości planet wielkości Ziemi w strefie zdatnej do zamieszkania pobliskich gwiazd podobnych do Słońca” – powiedział Danley Hsu, pierwszy autor artykułu.

Na podstawie swoich symulacji naukowcy szacują, że planety bardzo zbliżone wielkościowo do Ziemi, od ¾ do 1,5 rozmiaru naszej planety, z okresem orbitalnym od 237 do 500 dni, występują w przybliżeniu przy 1/4 gwiazd. Co ważne, ich model określa niepewność w tym oszacowaniu. Zalecają, aby przyszłe misje związane z poszukiwaniem planet obejmowały rzeczywistą częstotliwość od ok. jednej planety na każde 33 gwiazdy, do tak wysokiej, jak jedna planeta na dwie gwiazdy.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Penn State University

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.