Index of habitability: ett nytt sätt att klassificera exoplanets

Index of habitability: ett nytt sätt att klassificera exoplanets

NASA Kepler rymdteleskop förändrade radikalt vår syn på det enorma antalet exoplaneter som kretsar andra stjärnor i vår galax, men hur många är lämpliga för livet bland dem?

Idag brinner vi med en överväldigande önskan att förstå vilken av de mer än 1000 planeter som upptäckts av Kepler rymdteleskopet är beboeliga. Är de nära nog till sin stjärna? Hur reflekterar deras ytor ljuset? Hur förspända är deras banor?

Det nya dokumentet, som erkändes av Astrophysical Journal och tidigare publicerat på webbplatsen arxiv.org, föreslår att alla dessa faktorer beaktas och klassificer planeterna enligt deras "habitability index".

Detta kommer att bidra till att prioritera vilka planeter som bör betraktas närmare, säger Rory Barnes, forskare och professor i astronomi vid University of Washington. Han diskuterade med Discovery News hur det här indexet ska fungera.

Viktiga funktioner

Index of habitability: ett nytt sätt att klassificera exoplanets

Diagram över vad som händer med en stjärnas ljuskurva när planeten passerar framför sig

När en exoplanet passerar framför en stjärna och kan observeras genom ett teleskop, som Kepler, så är fyra huvudegenskaper synliga, som Barnes säger: orbitalperioden (hur lång tid det tar att gå runt stjärnan), övergångens varaktighet (hur lång tid det tar att för att göra övergången), övergångsdjupet (hur mycket ljus är blockerat) och tiden mellan övergångar.

"Endast dessa data räcker inte för att dra slutsatser om habitat, säger Barnes. "Vi talar inte om stjärnans massa, radie och ljusstyrka - det är de saker som vi definitivt behöver veta om planeterna" i fråga "." Det betyder vanligtvis att omvandlingsdata inte räcker till. Astronomer får mer detaljerad information genom att titta på stjärnans "svängande" som planeten kretsar runt den. Denna metod är känd som radialhastighetsmetoden. Detta ger ytterligare information, till exempel på massan av exoplanet och planetbanan.

Steg 1: Kontrollera de ljusa stjärnorna

Index of habitability: ett nytt sätt att klassificera exoplanets

Konstnärlig illustration av TESS (satellit, undersökning av övergångsexoplanet) och planeter som passerar framför en stjärna

I 2017 eller 2018 börjar NASA: s satellitundersökningstransientflygplan (TESS) undersöka planeter som passerar framför ljusa stjärnor. Om stjärnan ligger nära jorden, kommer mer information att vara tillgänglig för oss, helt enkelt för att den är större i sökaren än stjärnans storlek, eller för att den är ljusare, t ex genom astrorosismologi - vetenskapen om "stjärnbävningar".

"Detta är en av de största fördelarna med TESS", säger Barnes. "TESS-satelliten tittar på nära stjärnor som är mycket ljusare, så att vi kan använda mer komplexa metoder."

Steg 2: Introducera klimatmodeller

Index of habitability: ett nytt sätt att klassificera exoplanets

Denna konstillustration avbildar exoplanet OGLE-2005-BLG-390L b, som uppskattas ha en yttemperatur på bara 50 Kelvin (-370 grader Fahrenheit eller -223 grader Celsius)

Du kan använda flera parametrar som är tillgängliga för oss - mängden ljus som blockeras, orbitens storlek - för att se hur mycket strålning som träffar planeten.

Problemet är emellertid att vi också behöver veta hur mycket ljus en planet kan reflektera. Ice reflekterar mer ljus än vatten eller land. Det betyder att en isplanet kommer att ha en lägre yttemperatur än en planet med mycket vatten. Av planetens massa är det inte alltid klart om det är gasformigt (som Neptun) eller stenigt (som Earth) eller något genomsnittligt. Detta gör beräkningarna ännu mer komplicerade.

Steg 3: Nuvarande excentricitet

Index of habitability: ett nytt sätt att klassificera exoplanets

Detta system av solsystemet visar hur mycket kretsarna i Pluto och Eris dvärgplaneter är förskjutna jämfört med andra planeter.

Men det finns en annan stor fråga: hur mycket kostar planetens omlopp? Det är nästan omöjligt att bestämma enligt omvandlingsdata utan att ha annan information.

Om planeten ligger nära sin stjärna kommer mer strålning att slå sin yta. Om planeten är långt ifrån sin stjärna kommer strålningen att bli mindre. Om en planet rör sig plötsligt väldigt nära en stjärna, flyttar sedan bort ett långt avstånd, förändras strålningsvolymen dramatiskt.

"Det här är något som en dans mellan albedo och excentricitet, vilket i hög grad bestämmer hur bostäder planeten är," säger Barnes. "Excentricitet är lättare att avgöra om det finns flera planeter i systemet, eftersom du kan se hur deras banor interagerar med varandra."

Bostadsindex

Index of habitability: ett nytt sätt att klassificera exoplanets

Hushållsindexet klassificerar planeter som Kepler-62F, en liten superjord, som visas i den här konstnärliga bilden.

Barnes och hans kollegor härledde en formel där det mycket sannolikt kommer att avgöra om en viss planet är värd en mer detaljerad studie. Deras hållbarhetsindex är en produkt av vissa planetkomponenter som gör det möjligt att skapa en bebodd värld: stjärnstrålning som faller på ytan, orbitalförskjutning (excentricitet), albedo och rockiness.

Han rekommenderar att man använder formeln enligt följande:

  1. Övergångsdata kan lura dig: det verkar som om det finns en planet där, när det i själva verket bara är en dimma av ljus som uppstår på grund av fläckar på stjärnan. Du måste använda en alternativ metod för att bekräfta närvaron av en planet. Till exempel är metoden med radiell hastighet, det vill säga att observera stjärnans oscillationer.
  2. Så fort du får mer data efter mätningar med hjälp av radialhastighetsmetoden, som excentricitet, exponera planeterna enligt ett ratingschema. De med de mest fördelaktiga egenskaperna bör undersökas genom ett större antal teleskop för att få mer tillförlitlig information.

Han hoppas att astronomer som använder TESS, James Webb-teleskopet (som kommer snart) och andra verktyg kommer att kunna göra sina sökningar efter boende mer effektiv genom att använda ett index.

"De resurser som behövs för att undersöka kan vara betydande, särskilt för de minsta planeterna", säger Barnes. "Vårt ranking system kommer att bidra till att markera fler prioriterade kandidater för att testa deras habitat."

Kommentarer (0)
Sök