Космическият телескоп Kepler на НАСА коренно промени нашата гледна точка за огромния брой екзопланети, обикалящи около други звезди в нашата галактика, но колко от тях са подходящи за живота сред тях?
Днес ние изгаряме с огромно желание да разберем коя от повече от 1000 планети, открити от космическия телескоп Кеплер, са обитаеми. Дали са достатъчно близки до звездата си? Как техните повърхности отразяват светлината? Колко пристрастни са орбитите им?
Новият документ, който беше признат от Astrophysical Journal и преди това беше публикуван на сайта arxiv.org, предлага да се вземат предвид всички тези фактори и да се класифицират планетите според техния "индекс на обитаемост".
Това ще спомогне за определяне на приоритетите кои планети трябва да се разглеждат по-отблизо, казва Рори Барнс, изследовател и професор по астрономия във Вашингтонския университет. Той обсъди с Discovery News как ще работи този индекс.
Основни характеристики
Диаграма на това, което се случва със светлинната крива на звезда, когато планетата минава пред нея.
Когато екзопланета минава пред звезда и може да бъде наблюдавана през телескоп, като например Кеплер, тогава се виждат четири основни характеристики, както казва Барнс: орбиталния период (колко време е необходимо да се заобиколи звездата), продължителността на прехода (колко време ще продължи) за да направите прехода), дълбочината на прехода (колко светлина е блокирана) и времето между преходите.
"Само тези данни не са достатъчни, за да се направят изводи за обитаемост", казва Барнс. "Ние не говорим за масата, радиуса и яркостта на звездата - това са нещата, които определено трябва да знаем за въпросните планети". Това обикновено означава, че данните за конвертирането не са достатъчни. Астрономите получават по-подробна информация, като гледат „размахването“ на звездата, както планетата обикаля около нея. Този метод е известен като метод на радиална скорост. Това дава допълнителна информация, например за масата на екзопланетите и планетарната орбита.
Стъпка 1: Проучете ярки звезди
Художествена илюстрация на TESS (спътник, изследващ преходни екзопланети) и планети, преминаващи пред звезда.
През 2017 или 2018 г. сателитът на НАСА, разглеждащ преходни екзопланети (TESS), ще започне да изследва планети, преминаващи пред ярки звезди. Ако звездата е близо до Земята, повече информация ще ни бъде достъпна, просто защото е по-голяма във визьора, отколкото размерът на звездата, или защото е по-ярка, например чрез астросеизмологията, науката за „звездните земетресения“.
"Това е едно от най-големите предимства на TESS", каза Барнс. - Сателитът TESS гледа близо до звездите, които са много по-ярки, за да можем да използваме по-сложни методи.
Стъпка 2: Съвременни климатични модели
Тази илюстрация изобразява екзопланета OGLE-2005-BLG-390L b, за която се оценява, че има повърхностна температура от само 50 градуса по Келвин (-370 градуса по Фаренхайт, или -223 градуса по Целзий).
Можете да използвате няколко параметри, които са ни достъпни - количеството светлина, която е блокирана, размерът на орбитата - за да видите колко радиация удари планетата.
Проблемът обаче е, че ние също трябва да знаем колко светлина може да отрази една планета. Лед отразява повече светлина, отколкото вода или земя. Това означава, че една ледена планета ще има по-ниска повърхностна температура от планета с много вода. От масата на планетата не винаги е ясно дали е газообразно (като Нептун) или скалисто (като Земя), или нещо между тях. Това прави изчисленията още по-сложни.
Стъпка 3: Ексцентричност на настоящето
Тази схема на Слънчевата система показва колко орбитите на джуджевите планети на Плутон и Ерис са изместени в сравнение с други планети.
Но има и друг голям въпрос: колко се измества орбитата на планетата? Почти невъзможно е да се определи според данните за преобразуване, без да има друга информация.
Ако планетата е близо до своята звезда, повече радиация ще удари повърхността му. Ако планетата е далеч от своята звезда, излъчването ще бъде по-малко. Ако планета се движи рязко много близо до звезда, след това се отдалечава на голямо разстояние, количеството на радиацията също се променя драстично.
"Това е нещо като танц между албедо и ексцентричност, което до голяма степен определя как живее планетата", казва Барнс. "Ексцентричност е по-лесно да се определи дали в системата има няколко планети, тъй като можете да видите как техните орбити взаимодействат помежду си."
Индекс на обитаемост
Индексът на обитаемост ще класифицира планети като Kepler-62F, малка супер-Земя, както е показано в този художествен образ.
Барнс и колегите му извадиха формула, с която е много вероятно да се определи дали дадена планета струва по-подробно изследване. Техният индекс на обитаемост е продукт на определени планетарни компоненти, които правят възможно създаването на обитаем свят: звездната радиация пада върху повърхността, орбитално изместване (ексцентричност), албедо и скалистост.
Той препоръчва да се използва формулата, както следва:
- Данните от прехода могат да ви заблудят: изглежда, че там има планета, когато всъщност тя е само една част от светлината, която се появява поради петна на звездата. Трябва да използвате алтернативен метод, за да потвърдите наличието на планета. Например, методът на радиалната скорост, т.е. да се наблюдават трептенията на звездата;
Веднага след като получите повече данни след измервания, използвайки метода на радиалната скорост, като ексцентричността, изложете планетите в съответствие с рейтинговата схема. Тези с най-благоприятни характеристики трябва да бъдат изследвани чрез по-голям брой телескопи, за да се получи по-надеждна информация;
Той се надява, че астрономите, използващи TESS, Джеймс Уеб телескоп (който ще бъде достъпен скоро) и други инструменти, ще могат да направят търсенето си на обитаемост по-ефективно чрез прилагане на индекс.
"Ресурсите, необходими за изследване, могат да бъдат значителни, особено за най-малките планети," каза Барнс. "Нашата схема за класиране ще помогне да се подчертаят по-приоритетните кандидати за тестване на обитаемостта им."
