В недавнем исследовании ученые предоставили новую и наиболее точную оценку частотности, с которой планеты, похожие на Землю по размеру и расстоянию от своей родительской звезды, появляются возле звезд, похожих на наше Солнце.
Как сообщила недавно команда доктора Дэнли Хсу и профессора Пеннского государственного университета Эрика Б. Форда в издании Astronomical Journal, знание частотности существования таких потенциально благоприятных для жизни планет является ключом к планированию будущих астрономических проектов с целью определения и описания каменистых планет возле звезд, похожих на Солнце, где могла бы быть возможной жизнь.
Символической изображение: Земля и космос. © Lumina Obscura (via Pixabay.com) / Pixabay License
До настоящего времени уже были обнаружены тысячи планет, в том числе космическим телескопом NASA Kepler. Эта космическая обсерватория наблюдала сотни тысяч звезд и обнаруживала возле них планеты через так называемые транзиты - их проходы перед своей материнской звездой. Такие транзиты происходят всегда, когда орбита планеты проходит на плоскости между ее звездой и телескопом, и часть света звезды при этом блокируется так, что свет звезды минимально ослабляется. Измеряя объем затемнения и длительность между проходами, а также получая информацию о свойствах звезды, астрономы определяют размер планеты и расстояние между планетой и ее звездой-хозяйкой.
«Kepler открыл планеты самых разных размеров, составов и орбит», - объясняет Форд, добавляя: «Мы хотим использовать эти открытия, чтобы улучшить наше понимание формирования планет и планировать будущие программы по поиску планет, которые могут быть пригодными для обитания. Тем не менее, простой подсчет экзопланет определенного размера или расстояния вводит в заблуждение, так как гораздо труднее найти маленькие планеты далеко от их звезды, чем большие планеты вблизи своей звезды».
Чтобы преодолеть это препятствие, исследователи разработали новый метод для определения численности планет различных размеров и орбитальных расстояний. Новая модель воссоздает вселенные звезд и планет, а затем исследует эти смоделированные вселенные, чтобы определить, сколько планет было бы обнаружено телескопом Kepler в этих смоделированных «вселенных».
«Мы использовали окончательный каталог планет, идентифицированных Кеплером, и усовершенствовали описание свойств звезд, согласно данным европейского зонда Gaia, для создания нашего моделирования», - объясняет Хсу. - «Сравнивая результаты с планетами, каталогизированными телескопом Kepler, мы смогли определить среднюю норму приходящихся на звезду планет, с зависимостью от размера планеты и орбитального расстояния. Наш новый подход позволил команде рассмотреть несколько эффектов, которые упускались и не рассматривались в предыдущих исследованиях».
Результаты исследования особенно актуальны для планирования будущих космических программ для определения и описания потенциально похожих на Землю планет, сообщают авторы. «Хотя миссия «Кеплера» и обнаружила тысячи небольших планет, большинство из них находятся настолько далеко, что астрономам крайне трудно получить хоть какую-то информацию об их составе и атмосфере».
«Ученые особенно заинтересованы в поиске биомаркеров - молекул, которые указывают на жизнь, в атмосфере планет размером примерно с Землю, вращающихся вокруг похожих на Солнце звезд в «обитаемой зоне», - говорит Форд. - «Эта теоретически пригодная для жизни зона представляет собой диапазон пространства для орбит, где на поверхностях планет может существовать вода в жидком состоянии. Поиск доказательств жизни на планетах размером с Землю в этих «зеленых зонах» звезд, похожих на Солнце, требует новой масштабной космической программы».
Но насколько обширной должна стать эта миссия, зависит от «обилия» планет размером с Землю. NASA и Национальные академии наук в настоящее время изучают концепции разных предлагаемых программ, которые существенно различаются по объему и возможностям. «Если планеты размером с Землю встречаются редко, а ближайшие планеты, подобные Земле, находятся дальше, то для поиска доказательств жизни на планетах земного типа потребуется более амбициозный проект», - объясняют исследователи. - «С другой стороны, если планет размером с Землю окажется много, то обязательно будут выявлены и экзопланеты земных размеров, вращающихся вокруг звезд неподалеку от нашего Солнца. И тогда даже сравнительно небольшая обсерватория сможет изучать атмосферу таких планет».
«Хотя большинство звезд, которые наблюдал телескоп Kepler, находятся на расстоянии тысяч световых лет от Солнца, диапазон наблюдаемых звезд был достаточно широким, чтобы мы могли выполнить статистический анализ для оценки доли планет земных размеров у планет в зонах жизни звезд, похожих на Солнце ", говорит Хсу.
Основываясь на своих моделях, исследователи пришли к выводу, что похожие на Землю планеты размером от трех четвертей до полутора земных с орбитальными периодами от 237 до 500 дней встречаются возле каждой четвертой звезды. Важно отметить при этом, что их модель также кванитифицирует неопределенность в этой оценке. Авторы предлагают, чтобы будущие программы по открытию новых планет исходили из предполагаемой нормы, которая варьируется от одной планеты на 33 звезды до примерно одной планеты возле каждой второй звезды.
«Знание того, как часто мы можем ожидать обнаружение планеты определенного размера и орбиты, чрезвычайно полезно для оптимизации исследований экзопланет».
0
