Das Kepler-Weltraumteleskop der NASA hat unsere Sicht auf die große Zahl von Exoplaneten, die andere Sterne in unserer Galaxie umkreisen, radikal verändert. Aber wie viele davon eignen sich für ein Leben unter ihnen?
Heute brennen wir mit dem überwältigenden Wunsch zu verstehen, welche der über 1000 vom Kepler-Weltraumteleskop entdeckten Planeten bewohnbar sind. Sind sie nah genug an ihrem Stern? Wie reflektieren ihre Oberflächen Licht? Wie voreingenommen sind ihre Bahnen?
Das neue Dokument, das vom Astrophysical Journal anerkannt und zuvor auf der Website arxiv.org veröffentlicht wurde, schlägt vor, all diese Faktoren zu berücksichtigen und die Planeten nach ihrem „Habitabilitätsindex“ zu klassifizieren.
Dies hilft bei der Priorisierung, welche Planeten genauer betrachtet werden sollten, sagt Rory Barnes, ein Forscher und Professor für Astronomie an der University of Washington. Er diskutierte mit Discovery News, wie dieser Index funktionieren wird.
Hauptmerkmale
Diagramm darüber, was mit der Lichtkurve eines Sterns passiert, wenn der Planet davor vorbeigeht.
Wenn ein Exoplanet vor einem Stern vorbeizieht und durch ein Teleskop wie Kepler beobachtet werden kann, sind vier Hauptmerkmale sichtbar, wie Barnes sagt: die Umlaufszeit (wie lange es dauert, um den Stern herumzugehen), die Dauer des Übergangs (wie lange es dauert, um ihn zu beobachten) die Übergangstiefe (wie viel Licht blockiert wird) und die Zeit zwischen den Übergängen.
„Nur diese Daten reichen nicht aus, um Rückschlüsse auf die Bewohnbarkeit zu ziehen“, sagt Barnes. "Wir reden nicht über die Masse, den Radius und die Helligkeit des Sterns - das sind die Dinge, die wir definitiv über die" fraglichen "Planeten wissen müssen." Dies bedeutet normalerweise, dass die Konvertierungsdaten nicht ausreichen. Astronomen erhalten detailliertere Informationen, wenn sie sich das „Schwingen“ des Sterns ansehen, während der Planet um ihn kreist. Diese Methode ist als Radialgeschwindigkeitsmethode bekannt. Dies liefert zusätzliche Informationen, zum Beispiel über die Masse der Exoplaneten und die Planetenbahn.
Schritt 1: Übersicht über helle Sterne
Künstlerische Darstellung von TESS (Satellit, der Exoplaneten untersucht) und Planeten, die vor einem Stern vorbeiziehen.
2017 oder 2018 wird der NASA-Satellit, der transiente Exoplaneten (TESS) untersucht, damit beginnen, Planeten zu erforschen, die vor hellen Sternen vorbeiziehen. Befindet sich der Stern in der Nähe der Erde, stehen uns einfach deshalb mehr Informationen zur Verfügung, weil er im Sucher größer ist als der Stern, oder weil er beispielsweise durch die Astroseismologie - die Wissenschaft von „Sternbeben“ - heller ist.
"Dies ist einer der größten Vorteile von TESS", sagte Barnes. "Der TESS-Satellit betrachtet nahe Sterne, die viel heller sind, so dass wir komplexere Methoden anwenden können."
Schritt 2: Aktuelle Klimamodelle
Diese Abbildung zeigt den Exoplaneten OGLE-2005-BLG-390L b, dessen Oberflächentemperatur auf nur 50 Kelvin (-370 Grad Fahrenheit oder -223 Grad Celsius) geschätzt wird.
Sie können verschiedene Parameter verwenden, die uns zur Verfügung stehen - die Menge des blockierten Lichts, die Größe der Umlaufbahn -, um zu sehen, wie viel Strahlung auf den Planeten trifft.
Das Problem ist jedoch, dass wir auch wissen müssen, wie viel Licht ein Planet reflektieren kann. Eis reflektiert mehr Licht als Wasser oder Land. Dies bedeutet, dass ein Eisplanet eine niedrigere Oberflächentemperatur hat als ein Planet mit viel Wasser. Anhand der Masse des Planeten ist nicht immer klar, ob es gasförmig (wie Neptun) oder felsig (wie Erde) ist oder etwas dazwischen. Dies macht die Berechnungen noch komplizierter.
Schritt 3: Aktuelle Exzentrizität
Dieses Schema des Sonnensystems zeigt, um wie viel die Umlaufbahnen der Zwergplaneten von Pluto und Eris im Vergleich zu anderen Planeten verschoben sind
Aber es gibt noch eine andere große Frage: Wie stark hat sich die Umlaufbahn des Planeten verschoben? Es ist fast unmöglich, anhand der Umrechnungsdaten zu bestimmen, ohne andere Informationen zu haben.
Befindet sich der Planet in der Nähe seines Sterns, trifft mehr Strahlung auf seine Oberfläche. Wenn der Planet weit von seinem Stern entfernt ist, ist die Strahlung geringer. Wenn sich ein Planet plötzlich sehr nahe an einen Stern heranbewegt und sich dann weit entfernt, ändert sich auch die Strahlungsmenge dramatisch.
"Dies ist so etwas wie ein Tanz zwischen Albedo und Exzentrizität, der weitgehend bestimmt, wie wohnlich der Planet ist", sagte Barnes. "Exzentrizität ist leichter zu bestimmen, ob sich mehrere Planeten im System befinden, da Sie sehen können, wie ihre Bahnen miteinander interagieren."
Bewohnbarkeitsindex
Der Bewohnbarkeitsindex klassifiziert Planeten wie Kepler-62F, eine kleine Supererde, wie in diesem künstlerischen Bild gezeigt.
Barnes und seine Kollegen haben eine Formel abgeleitet, mit der mit großer Wahrscheinlichkeit festgestellt werden kann, ob ein bestimmter Planet eine genauere Untersuchung wert ist. Ihr Bewohnbarkeitsindex ist das Produkt bestimmter planetarischer Komponenten, die es ermöglichen, eine bewohnte Welt zu schaffen: Sternstrahlung, die auf die Oberfläche fällt, Orbitalverschiebung (Exzentrizität), Albedo und Felsigkeit.
Er empfiehlt, die Formel wie folgt zu verwenden:
- zur Übertragung von Daten Sie täuschen können: denken Sie, dass ein Planet gibt es da draußen, wenn in der Tat ist es nur Licht Vertiefung, die auf den Stern aufgrund der Flecken erscheint. Sie haben eine alternative Methode verwenden, um die Anwesenheit von Planeten zu bestätigen. Zum Beispiel Verfahren der Radialgeschwindigkeit, das heißt, um die Schwingungen der Sterne zu beobachten;
- Sobald Sie nach Messungen mit der Radialgeschwindigkeitsmethode (z. B. Exzentrizität) weitere Daten erhalten, legen Sie die Planeten nach einem Bewertungsschema frei. Diejenigen mit den günstigsten Eigenschaften sollten mit einer größeren Anzahl von Teleskopen untersucht werden, um zuverlässigere Informationen zu erhalten.
Er hofft, dass Astronomen, die TESS, das James Webb-Teleskop (das bald verfügbar sein wird) und andere Tools verwenden, ihre Suche nach Bewohnbarkeit durch Anwenden eines Index effektiver gestalten können.
"Die für die Erkundung erforderlichen Ressourcen können erheblich sein, insbesondere für die kleinsten Planeten", sagte Barnes. "Unser Ranking-Schema wird dazu beitragen, Kandidaten mit höherer Priorität hervorzuheben, um ihre Habitabilität zu testen."
