Kuusi miljardia Maan kaltaista planeettaa Linnunradalla? Jos se on totta, se on hämmästyttävää. Mutta numero tarvitsee kontekstia.
Linnunradalla on 400 miljardia tähteä. Joten vaikka Maan kaltaisia planeettoja olisi kuusi miljardia, ne ovat silti levinneet laajalle ja laajalle koko valtavassa galaksissamme.
Uusi tutkimus keksi kuuden miljardin luvun. Yhteiskirjoittajat ovat Michelle Kunimoto ja Jaymie Matthews, molemmat British Columbian yliopistosta. Tutkimuksen nimi on ' Haku Keplerin tiedoista kokonaisuudessaan. II. FGK Starsin esiintymisprosenttiarviot .” Se on julkaistu The Astronomical Journal -lehdessä.
Maan kaltainen maailma on kivinen, suunnilleen samankokoinen kuin Maa ja joka kiertää Auringon kaltaista tai G-tyypin tähteä. Sen täytyy myös kiertää tuota tähteä asuttavalla vyöhykkeellä, joka on etäisyys, joka mahdollistaa nestemäisen veden pääsyn planeetalle. On syytä huomata, että yleisin havaitsemamme eksoplaneettatyyppi on Neptunuksen kokoinen planeetta kaukana asuttavasta vyöhykkeestä.
Taiteilijan kuva asuttavasta vyöhykkeestä erityyppisten tähtien ympärillä. Kiitos: NASA
'Laskelmani asettavat ylärajaksi 0,18 Maan kaltaista planeettaa G-tyypin tähteä kohti', sanoi toinen kirjoittaja Kunimoto. Lehdistötiedote . 'Erilaisten planeettojen yleisyyden arvioiminen eri tähtien ympärillä voi tarjota tärkeitä rajoituksia planeettojen muodostumiselle ja evoluutioteorioille ja auttaa optimoimaan tulevia eksoplaneettojen löytämiseen liittyviä tehtäviä.'
Aikaisempi työ Maan kaltaisten planeettojen esiintymisestä on tuonut esiin muita lukuja, 0,02 mahdollisesti asuttavasta Maan kaltaisesta maailmasta Auringon kaltaista tähteä kohti suurempiin kuin yhteen tähteen.
'Meidän Linnunradassamme on jopa 400 miljardia tähteä, joista seitsemän prosenttia on G-tyyppiä', sanoi toinen kirjoittaja Matthews. 'Tämä tarkoittaa, että alle kuudella miljardilla tähdellä voi olla Maan kaltaisia planeettoja galaksissamme.'
Suurin osa löytämistämme eksoplaneetoista on löydetty käyttämällä kulkuajoitusmenetelmää. Automatisoidut observatoriot, kuten Kepler, tarkkailivat tähdet tähtensä edestä kulkevan planeetan aiheuttaman kirkkauden osoituksena. Mutta tällä menetelmällä on väistämätön harha.
Koska suurempi planeetta aiheuttaa paljon voimakkaamman notkahduksen tähtien valossa kuin pienempi planeetta, olemme löytäneet paljon enemmän suuria kaasuplaneettoja kuin meillä on pienempiä kivisiä maailmoja. Kepler havaitsi myös todennäköisemmin planeettoja, joiden kiertoaika on lyhyempi. Emme siis voi vain ottaa Kepler-tietoja ja ekstrapoloida niitä koko Linnunrataan.
Varmennettujen planeettojen koot heti sen jälkeen, kun Kepler-tiedoista julkaistiin 715 vahvistettua planeettaa helmikuussa 2014. Keplerin tulokset eivät edusta totta eksoplaneettojen populaatioita, koska se löytää suurempia planeettoja helpommin kuin pienempiä. Kiitos: NASA
Tutkijat kirjoittavat artikkelissaan, että 'Maan kokoisten planeettojen löytäminen on haastavaa niiden pienen koon ja alhaisten signaali-kohinasuhteiden (S/Ns) vuoksi, mikä tarkoittaa, että planeettojen havaitsemisputkistojen on vaikeampi löytää niitä kuin suurempien planeettojen. suurempi riski sekoittaa ne datan kauttakulkumaiseen kohinaan.'
Päästäkseen yli tästä näytteenottoharhasta Kunimoto käytti tekniikkaa, joka tunnetaan nimellä 'forward-malling'.
'Aloitin simuloimalla koko eksoplaneettojen populaatiota Keplerin etsimien tähtien ympärillä', hän selitti. 'Merkitsen jokaisen planeetan 'havaituksi' tai 'huomatuksi' sen mukaan, kuinka todennäköisesti planeetan hakualgoritmi olisi löytänyt ne. Sitten vertasin havaittuja planeettoja todelliseen planeettaluettelooni. Jos simulaatio tuotti läheisen vastaavuuden, alkuperäinen populaatio oli todennäköisesti hyvä esitys noita tähtiä kiertävien planeettojen todellisesta populaatiosta.
Heidän tutkimuksensa perustuu Keplerin noin 200 000 tähden luetteloon ja Gaia Data Release 2:n tarkkoihin sädemittauksiin. He ottivat myös huomioon havaitsemisen tehokkuuden ja läpikulkumaiset kohinasignaalit tiedoissa. Lopulta, kuten kirjoittajat kirjoittavat, 'planeetoille, joiden koko on 0,75–1,5R ?kiertämällä konservatiivisesti määritellyllä asuttavalla vyöhykkeellä (0,99–1,70 au) G-tyypin tähtien ympärillä, asetamme ylärajan (84,1 prosenttipiste)<0.18 planets per star.”
Tämä tutkimuksen luku osoittaa eksoplaneettojen esiintymisnopeudet auringon kaltaisten G-tyypin tähtien ympärillä. Y-akselilla näkyy planeetan säteet ja x-akselilla kiertoradat. Jokainen neliö on myös värikoodattu oikealla olevalla selitteellä. Kuvan luotto: Kunimoto ja Matthews, 2020.
Mutta tämän luvun keksiminen oli vain osa tutkimusta. Tällä uudella teoksella oli myös sanottavaa niin sanotusta 'planeettojen sädevälistä'.
The säteen rako tunnetaan myös nimellä Fulton Gap NASAn Exoplanet Science Instituten tähtitieteilijän ja tutkijan Benjamin Fultonin mukaan. Se kuvaa ilmiötä, joka on hahmoteltu kohdassa a 2017 Fulton ja tutkijaryhmä.
Jostain syystä on hyvin harvinaista, että eksoplaneetan, jonka kiertorata-aika on alle 100 päivää, säde on 1,5-2 kertaa Maan säde.
Eksoplaneettojen säderako. Jostain syystä on hyvin epätavallista löytää eksoplaneetta, jonka kiertorata on alle 100 päivää ja jonka säde on 1,5-2 kertaa Maan säde. Kuva CALIFORNIA-KEPLERIN TUTKIMUKSESTA.
III. AUKO PIENPLANETOIDEN SÄTEJAKELUUN. Kuvan luotto: Fulton et al, 2017.
Yksi selitys tälle sädevälille on valohaihdutus. Lähimmät planeetat ovat niin lähellä tähtiään, että ne menettävät ilmakehänsä tähtien korkeaenergisen säteilyn vuoksi. Mutta tähdet kiehuvat noin 100 miljoonan vuoden kuluttua, joten suuremmat planeetat, joilla on paksumpi vety/heliumvaippa, saattavat silti säilyttää osan verhoistaan siihen mennessä, kun niiden tähtien korkeaenerginen säteily sammuu. Vaikka ne säilyttäisivät pienen prosenttiosuuden alkuperäisestä H/He-ilmakehästä, se riittää lisäämään niiden säteitä.
Mutta Kunimoto ja Matthews löysivät jotain muuta.
He havaitsivat, että tämä sädeväli itse asiassa esiintyy pienemmällä kiertoratajaksojen alueella kuin aiempi työ osoitti. Ryhmän tulokset voivat 'tarjoaa rajoitteita planeetan evoluutiomalleille, jotka selittävät säderaon ominaisuudet'.
Kuva Kunimoton ja Matthewsin paperista. Taustan harmaa on Fulton-aukko, kun taas uudet tiedot ovat mustat. Kuvan luotto: Kunimoto ja Matthews, 2020.
Yksi tämäntyyppisen työn ongelmista on termi 'asuttava vyöhyke'. Termillä ei ole tarkkaa määritelmää, mikä tarkoittaa, että voi olla vaikeaa vertailla eri ihmisryhmien välistä työtä. 'Osittainen selitys kirjallisuuden välisen johdonmukaisuuden puutteellearvot ovat siinä, kuinka kirjoittajat määrittelevät 'HZ:n', kirjoittajat kirjoittavat.
Toinen ongelma on kiviplaneetan määritelmä. 'Toinen vaikeuttava tekijä on se, kuinka kirjoittajat määrittelevät mahdollisesti asuttavan kivisen planeetan koon. Liian pieni, ja planeetta ei pysty säilyttämään ilmakehää tai tukemaan levytektoniikkaa.'
Tässä työssä kirjoittajat käyttävät yhä yleisempää asumiskelpoisen vyöhykkeen määritelmää: 0,99 - 1,70 tähtitieteellistä yksikköä. He käyttävät myös alarajaa, joka on 0,75 Maan sädettä kiviplaneetalle ja 1,5 Maan sädettä ylärajalle. Muut tutkijat työskentelevät samoilla määritelmillä.
Taiteilijan käsitys HD 21749c:stä, NASAn Transiting Exoplanets Survey Satellite (TESS) -satelliitin (Transiting Exoplanets Survey Satellite) löytämästä ensimmäisestä Maan kokoisesta planeettasta, sekä sen sisaruksesta, HD 21749b:stä, lämpimästä Neptunuksen kokoisesta maailmasta. Luotto: Robin Dienel / Carnegie Institute for Science.
Tämä ei ole lopullinen työ Maan kaltaisten planeettojen eksoplaneettapopulaatioista. Olemme vielä lapsenkengissämme eksoplaneettojen tutkimukset, ja olemme vasta alkamassa löytää hyviä eksoplaneettoja ja luonnehtia niiden kokoa, tyyppiä ja sijaintia luotettavasti. Kuten Kunimoto lehdistötiedotteessa selitti, tämäntyyppinen tutkimus auttaa meitä tarkentamaan ymmärrystämme eksoplaneettojen populaatioista ja niiden etsimisestä.
Mutta jos Linnunradalla on 6 miljardia Maan kaltaista planeettaa, odota kuulevasi niistä lisää ajan myötä. Tehtävät kuten NASA TESS ja ESAn CHEOPS vievät planeettojen etsimisen uudelle tasolle. Jos on muita planeettoja, jotka ovat kuin Maan, ne eivät voi piiloutua ikuisesti.