Wie wir kürzlich berichtet haben, scheint die Wahrscheinlichkeit, dass bewohnbare Welten von der Größe der Erde entdeckt werden, immer besser und besser zu werden. Aber jetzt sind die neuesten Berechnungen aus einem neuen Papier, das diese Woche veröffentlicht wurde, fast umwerfend. Unter Verwendung dessen, was die Autoren eine „sehr sorgfältige Extrapolation“ der Rate kleiner Planeten um M-Zwergsterne von der Raumsonde Kepler nennen, schätzen sie, dass es in den bewohnbaren Zonen von M-Zwergen oder Roten Zwergen mehr als 100 Milliarden erdgroße Welten geben könnte Sterne in unserer Galaxie. Und da die Population dieser Sterne selbst in der Milchstraße auf etwa 100 Milliarden geschätzt wird, ist das im Durchschnitt eine erdgroße Welt für jeden Roten Zwergstern in unserer Galaxie.
Whoa.
Und da unser Sonnensystem von Roten Zwergen umgeben ist – sehr kühlen, sehr schwachen Sternen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind (weniger als ein Tausendstel der Helligkeit der Sonne) – könnten diese Welten in der Nähe sein, vielleicht bis zu 7 Lichtjahre ein Weg.
Mit Hilfe des Astronomen Darin Ragozzine, einem Postdoktoranden an der University of Florida, der an der Kepler-Mission arbeitet ( Sehen Sie sich unser Hangout-Interview mit ihm letztes Jahr an ), werfen wir einen Blick zurück auf die jüngsten Erkenntnisse, die zu dieser neuesten atemberaubenden Projektion geführt haben.
Bereits im Februar berichteten wir über die Erkenntnisse von Courtney Dressing und Dave Charbonneau vom Zentrum für Astrophysik, das sagte, dass etwa 6% der Roten Zwerge bewohnbare Planeten von der Größe der Erde beherbergen könnten. Aber seitdem haben Dressing und Charbonneau festgestellt, dass sie einen Fehler in ihrem Code hatten, und sie habenüberarbeitetdie Frequenz zufünfzehn%, nicht 6%. Das verdoppelt die Schätzungen mehr als.
Dann einfach diese Woche haben wir berichtet wie Ravi Kopparapu von der Penn State University und dem Virtual Planetary Lab der University of Washington vorschlug, die bewohnbare Zone um Planeten neu zu definieren, basierend auf neuen, genaueren Daten, die die bewohnbaren Zonen weiter von den Sternen entfernt als bisher angenommen. Die Anwendung der neuen bewohnbaren Zone auf Rote Zwerge schiebt den Anteil der Roten Zwerge mit bewohnbaren Planeten näher anfünfzig%.
Die Grafik zeigt optimistische und konservative bewohnbare Zonengrenzen um kühle Sterne mit geringer Masse. Die Zahlen geben die Namen bekannter Kepler-Planetenkandidaten an. Gelbe Farbe repräsentiert Kandidaten mit weniger als dem 1,4-fachen Erdradius. Grüne Farbe repräsentiert Planetenkandidaten zwischen 1,4 und 2 Erdradius. Kredit: Penn State.
Aber jetzt, das neue Papier, das diese Woche bei arXiv eingereicht wurde, “ Die Radiusverteilung kleiner Planeten um kühle Sterne “ von Tim Morton und Jonathan Swift (ein Doktorand und Postdoc am ExoLab von Caltech) stellt fest, dass es eine zusätzliche Korrektur der Zahlen durch Dressing- und Charbonneau-Zahlen gibt.
„Dies liegt im Wesentlichen daran, dass es mehr kleine Planeten gibt, als wir dachten, weil Kepler noch nicht auf eine große Zahl reagiert, die länger braucht, um eine Umlaufbahn zu erreichen“, sagte Ragozzine gegenüber Universe Today. „Wenn man diesen Effekt berücksichtigt und die Berechnung mit einigen netten neuen statistischen Techniken verbessert, schätzen sie, dass die Dressing- und Charbonneau-Zahlen tatsächlich um den Faktor 2 zu klein sind bis etwa100%in der neuen Wohnzone.“
Nun ist es wichtig, auf einige Dinge hinzuweisen.
Wie Morton in einer E-Mail an Universe Today feststellte, ist es wichtig zu wissen, dass dies noch keine direkte Messung der Rate der bewohnbaren Zone ist, „aber es ist das, was ich als eine sehr sorgfältige Extrapolation der Rate der kleinen Planeten, die wir beobachtet haben, klassifizieren würde“. in kürzeren Zeiträumen um M-Zwerge.“
Und wie Ragozzine und Morton für uns bestätigten, basieren alle diese Zahlen nur auf Kepler-Ergebnissen, und obwohl es bisher bestätigte Planeten um M-Zwerge gibt, gibt es bisher keine bestätigten in der bewohnbaren Zone.
'Sie verwenden keine Ergebnisse von Radial Velocity (HARPS usw.)', sagte Ragozzine. „Als solche sind dies alleKandidatenund nicht Planeten. Das heißt, die Zahlen basieren auf der Annahme, dass die meisten/alle Kepler-Kandidaten wahre Planeten sind. Es gibt unterschiedliche Meinungen über die Falsch-Positiv-Rate, insbesondere für diese spezielle Untergruppe von Sternen, aber es steht außer Frage, dass die Zahlen sinken könnten, da sich herausstellt, dass einige dieser Kandidaten etwas anderes sind als HZ-Planeten von der Größe der Erde. ”
Andere Vorbehalte müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
'Jeder muss vorsichtig sein, was '100%' bedeutet', sagte Ragozzine. „Das bedeutet nicht, dass jeder M-Zwerg einen HZ-Planeten von der Größe der Erde hat. Das bedeutet, dass auf jeden M-Zwerg im Durchschnitt 1 HZ-Erdgroßer Planet kommt. Der Unterschied ergibt sich aus der Tatsache, dass diese kleinen Sterne dazu neigen, Planeten zu haben, die in Packungen von 3-5 vorkommen. Wenn die Anzahl der Planeten pro Stern im Durchschnitt eins beträgt und der typische M-Stern 5 Planeten hat, dann haben nur 20 % der M-Sterne Planetensysteme.“
Der Punkt ist subtil, aber wichtig. Wenn Sie beispielsweise neue Teleskopmissionen zur Beobachtung dieser Planeten planen möchten, ist es wichtig, ihre Verteilung zu verstehen, sagte Ragozzine.
„Ich bin sehr daran interessiert zu verstehen, welche Arten von Planetensystemen diese Planeten beherbergen, da dies eine Reihe interessanter wissenschaftlicher Fragen aufwirft. Es ist wertvoll, ihre Häufigkeit und Verteilung zu erkennen.“
Darüber hinaus ist die neue Definition der bewohnbaren Zone von Kopparapuet al. macht einen großen Unterschied.
Wie Ragozzine betont:
„Dies zeigt wirklich, dass die Definition des HZ auf meist theoretischen Argumenten basiert, die schwer rigoros zu begründen sind“, sagte Ragozzine. 'Zum Beispiel, ein aktuelles Papier kam heraus, dass der atmosphärische Druck einen großen Unterschied macht, aber es gibt keine Möglichkeit, abzuschätzen, wie hoch der Druck auf einer fernen Welt sein wird. (Selbst in den besten Fällen können wir kaum sagen, dass der ganze Planet nicht eine riesige, geschwollene Atmosphäre ist.) Die Arbeit von Kopparapu und anderen ist eindeutig notwendig und aus astrobiologischer Sicht haben wir keine andere Wahl, als das Beste zu verwenden Theorie und Annahmen zur Verfügung. Dennoch werden einige von uns auf dem Gebiet dem „H-Wort“ (wie Mike Brown es nennt) sehr misstrauisch gegenüberstehen und fragen sich, ob es einfach zu spekulativ ist. Übrigens bevorzuge ich es sehr, dass diese Welten als potenziell bewohnbar bezeichnet werden, da wir das wirklich versuchen zu sagen.“
Morten sagte jedoch gegenüber Universe Today, dass der größte Unterschied in ihrer Arbeit die sorgfältige Extrapolation von Planeten mit kurzen Perioden auf längere Perioden sei. „Deshalb erhalten wir die Häufigkeitsraten für die kleineren Planeten, die doppelt so groß sind wie Dressing oder Kopparapu“, sagte er per E-Mail.
Er ist auch der Meinung, dass das Interessanteste in ihrem Papier nicht nur die Gesamt- oder sogar die HZ-Auftrittsrate ist, sondern die Tatsache, dass sie zum ersten Mal eine interessante Struktur in der Verteilung der Exoplanetenradien identifiziert haben.
„Zum Beispiel zeigen wir, dass Planeten mit einem Erdradius von etwa 1 die häufigste Größe von Planeten um diese kühlen Sterne herum sind“, sagte Morton. „Angesichts der felsigen Körper in unserem Sonnensystem macht dies einen intuitiven Sinn – es gibt zwei Planeten von der Größe der Erde, was sie auch zur häufigsten Größe kleiner Planeten in unserem System macht! Außerdem stellen wir fest, dass es viele, viele Planeten um M-Zwerge gibt, die knapp jenseits der Erkennungsschwelle aktueller bodengestützter Transiterhebungen liegen – das bedeutet, dass wir mit der Entwicklung empfindlicherer Instrumente und Vermessungen immer mehr finden werden dieser aufregenden Planeten!“
Aber Ragozzine sagte uns, dass trotz aller oben genannten Vorbehalte das Spannende daran ist, dass sich der Kern dieser neuen Zahlen wahrscheinlich nicht viel ändern wird.
„Niemand erwartet, dass sich die Antwort um mehr als einen Faktor von wenigen unterscheiden wird – d. h. die wahre Spanne liegt mit ziemlicher Sicherheit zwischen 30-300% und sehr wahrscheinlich zwischen 70-130%“, sagte Ragozzine. „Da sich die Kepler-Kandidatenliste hinsichtlich Quantität (aufgrund neuer Daten), Reinheit und Einheitlichkeit verbessert, wird das Hauptziel darin bestehen, diese Aussagen zu begründen und diese Bandbreite deutlich zu reduzieren.“
Ein weiterer lustiger Aspekt ist, dass diese neue Arbeit von der jungen Generation von Astronomen, Doktoranden und Postdocs durchgeführt wird.
„Ich bin mir sicher, dass diese Gruppe und andere weiterhin großartige Dinge hervorbringen werden … die aufregenden wissenschaftlichen Ergebnisse stehen erst am Anfang!“ sagte Ragozzine.