Kje iskati življenje? Astronomi oblikujejo »indeks bivalnih razmer«, ki bo usmerjal prihodnje iskanje | 2020

Vsebina:

Anonim

Astronomi z Virtualnim planetarnim laboratorijem Univerze v Washingtonu so ustvarili način za primerjavo in razvrščanje eksoplanetov, da bi pomagali določiti, katera izmed tisoč odkritih nalogov zahteva natančen pregled pri iskanju življenja zunaj Zemlje.

Nova metrika, imenovana "indeks habitabilnosti za tranzitne planete", je predstavljena v dokumentu, ki je sprejet v publikacijo Astrofizični dnevnik profesorji astronomije UW Rory Barnes in Victoria Meadows, z raziskovalcem in soavtorico Nicole Evans.

"V bistvu smo razvili način, da vzamemo vse razpoložljive podatke o opazovanju in razvijemo shemo določanja prednostnih nalog," je dejal Barnes, "tako da bomo lahko, ko bomo prešli na čas, ko je na voljo več sto ciljev, morda lahko reči: 'OK, to je tisto, s katerim želimo začeti.' "

Vesoljski teleskop Kepler je astronomom omogočil, da odkrijejo na tisoče eksoplanet, tistih, ki so izven našega sončnega sistema, veliko več, kot je mogoče raziskati enega po enega. Vesoljski teleskop James Webb, postavljen za začetek leta 2018, bo prvi sposoben dejansko izmeriti atmosfersko sestavo skalnega, morda zemeljskega planeta daleč v vesolju in tako močno izboljšati iskanje življenja.

Astronomi odkrivajo nekatere planete, ko svetovi "prehajajo" ali preidejo pred svojo zvezdo gostiteljico in tako blokirajo nekaj svetlobe. Satelitski pregled za tranzitne eksoplanete ali TESS naj bi se začel leta 2017 in bo na ta način našel veliko več svetov. Ampak to je teleskop Webb in njegova "tranzitna spektroskopija", ki bosta lahko resnično preučevala planete, da bi lovila življenje.

Toda dostop do takih teleskopov je drag in delo je metodično in zamudno. Indeks virtualnega planetarnega laboratorija je orodje, ki pomaga kolegom astronomom pri odločanju, kateri svetovi imajo boljše možnosti za življenje, zato so vredni osredotočiti omejene vire.

Tradicionalno so se astronomi osredotočili na iskanje z iskanjem planetov v "bivalnem območju" svoje zvezde - bolj neformalno imenovanem "cona zlatolaska" - ki je del prostora, ki je "prav", da bi omogočil orbiti planet, podoben Zemlji, da na njeni površini je tekoča voda, ki morda daje življenju priložnost. Toda doslej je bila to samo nekakšna binarna oznaka, ki kaže le, ali je planet v tem območju, ali pa ga ni, za življenje.

"To je bil odličen prvi korak, vendar ne omogoča nobenih razlik znotraj bivalne cone," je dejal Barnes. "Zdaj je, kot da ima Goldilocks na stotine skodelic kaše."

Novi indeks je bolj niansiran, kar ustvarja kontinuum vrednosti, ki jih astronomi lahko vnesejo v spletni obrazec Virtualnega planetarnega laboratorija, da dosežejo indeks števila prebivalcev z enim številom, ki predstavlja verjetnost, da lahko planet zadrži tekočo vodo na njeni površini.

Pri oblikovanju indeksa so raziskovalci upoštevali ocene skalnatosti planeta, kamnite planete, ki so bolj podobni Zemlji. Upoštevali so tudi pojav, imenovan "degeneracija ekscentrično-albedo", ki komentira nekakšno ravnotežje med albedom planeta - energijo, ki se odseva nazaj v vesolje s površine - in krožnostjo njegove orbite, ki vpliva na kako prejme veliko energije od gostiteljske zvezde.

Oba nasprotujeta. Višje kot je albedo planeta, več svetlobe in energije se odbijajo v vesolje, kar na površju pušča manj, da ogreje svet in pomaga možnemu življenju. Bolj kot je nekontrolirana ali ekscentrična orbita planeta, tem močnejša je energija, ki jo dobi, ko prečka svojo zvezdo na svoji eliptični poti.

Življenjsko prijazno energetsko ravnovesje za planet v bližini notranjega območja bivalne cone - v nevarnosti, da bo preveč vroče za življenje - je dejal Barnes, višji albedo, da ohladi svet z odsevanjem del te toplote v vesolje. . Nasprotno pa bi planet, ki je v bližini hladnega zunanjega roba bivalne cone, morda potreboval višjo raven orbitalne ekscentričnosti, da bi zagotovil energijo, potrebno za življenje.

Barnes, Meadows in Evans so se na ta način uvrstili na planete, ki so jih do sedaj našli vesoljski teleskop Kepler, v svoji prvotni misiji in tudi v nadaljevalni misiji "K2". Ugotovili so, da so najboljši kandidati za nastanitev in življenje tisti planeti, ki dobijo približno 60 do 90 odstotkov sončnega sevanja, ki ga Zemlja prejme od sonca, kar je v skladu s trenutnim razmišljanjem o bivalnem območju zvezde.

Raziskava je del tekočega dela Virtualnega planetarnega laboratorija za preučevanje oddaljenih planetov, ki so v teku v iskanju življenja, in ga je financiral NASA Astrobiološki inštitut.

"Ta inovativni korak nam omogoča, da presežemo koncept dvodimenzionalne bivalne cone, da ustvarimo prilagodljiv okvir za določanje prednostnih nalog, ki lahko vključuje več opaznih značilnosti in dejavnike, ki vplivajo na življenjsko okolje planetov," je dejal Meadows.

"Moč indeksa habitabilnosti se bo povečevala, ko bomo izvedeli več o eksoplanetih tako iz opazovanj kot iz teorije."