Die sonnenähnlichen Sterne der halben Milchstraße könnten erdähnliche Planeten beherbergen

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Fast 4.300 Exoplaneten wurden von Astronomen entdeckt, und es ist ziemlich offensichtlich, dass unsere Galaxie jetzt voll von ihnen ist. Aber der Sinn der Suche nach diesen neuen Welten ist mehr als nur eine Übung im Briefmarkensammeln – es geht darum, eine zu finden, die das Zuhause des Lebens sein könnte, seien es zukünftige Menschen, die einen Weg gefunden haben, diese Entfernungen zu überwinden, oder außerirdisches Leben, das ein Zuhause gefunden hat für sich schon. Die beste Gelegenheit, so etwas zu finden, ist, einen Planeten zu finden, der der Erde ähnelt.

kann das nicht

Und wie könnte man besser nach der Erde 2.0 suchen, als um sonnenähnliche Sterne zu suchen? Eine neue Analyse von Exoplanetendaten, die vom Kepler-Weltraumteleskop der NASA gesammelt wurden, das von 2009 bis 2018 in Betrieb war, hat einige neue Vorhersagen darüber ergeben, wie viele Sterne in der Milchstraße wahrscheinlich in Temperatur und Alter mit der Sonne vergleichbar sind umkreist von einem felsigen, potenziell bewohnbaren Planeten wie der Erde. Bei Anwendung auf aktuelle Schätzungen von 4,1 Milliarden sonnenähnliche Sterne in der Galaxie, ihr Modell legt nahe, dass es solche gibt mindestens 300 Millionen mit mindestens einem bewohnbaren Planeten.





Der Durchschnitt des Modells geht jedoch davon aus, dass jeder zweite sonnenähnliche Stern einen bewohnbaren Planeten haben könnte, wodurch diese Zahl auf über 2 Milliarden ansteigt. Noch weniger konservative Vorhersagen deuten darauf hin, dass es über 3,6 Milliarden sein könnten.

Die neue Studie wurde noch nicht von Experten begutachtet, wird es aber bald sein und soll im Astronomical Journal veröffentlicht werden.

Dies scheint eine sehr sorgfältige Studie zu sein und befasst sich mit wirklich heiklen Fragen zur Extrapolation aus dem Kepler-Katalog, sagt Adam Frank, Physiker und Astronom an der University of Rochester, der nicht an der Studie beteiligt war. Ziel ist es, eine vollständige, zuverlässige und genaue Schätzung der durchschnittlichen Anzahl potenziell bewohnbarer Planeten um Sterne zu erhalten. Da scheinen sie einen guten Lauf gemacht zu haben.



Wissenschaftler haben in der Vergangenheit mehrere Versuche unternommen, Kepler-Daten zu verwenden, um herauszufinden, wie viele sonnenähnliche Sterne in der Galaxie potenziell bewohnbare Exoplaneten in ihrer Umlaufbahn haben. Aber diese Studien haben Antworten geliefert, die von weniger als 1 % bis mehr als 100 % reichten (d. h. mehrere Planeten um diese Sterne herum). Es spiegelt wider, wie schwierig es war, mit diesen Daten zu arbeiten, sagt Steve Bryson vom NASA Ames Research Center in Kalifornien, der die neue Arbeit leitete.

Zwei Hauptprobleme haben dieses große Fenster geschaffen: unvollständige Daten und die Notwendigkeit, falsche Erkennungen aus dem Kepler-Datensatz zu entfernen.

Die neue Studie befasst sich mit beiden Problemen. Es ist das erste seiner Art, das den vollständigen Kepler-Exoplaneten-Datensatz verwendet (mehr als 4.000 Erkennungen von 150.000 Sternen), aber es verwendet auch Sterndaten von Gaia, der Mission der Europäischen Weltraumorganisation zur Kartierung jeden Stern in der Milchstraße . All dies trug dazu bei, die endgültigen Schätzungen genauer und mit geringeren Unsicherheiten zu machen. Und das, nachdem Wissenschaftler Jahre damit verbracht haben, den Kepler-Katalog zu analysieren, um verdeckende Elemente zu entfernen und sicherzustellen, dass nur echte Exoplaneten übrig bleiben. Bewaffnet mit Kepler- und Gaia-Daten konnten Bryson und sein Team die Entstehungsrate von sonnenähnlichen Sternen in der Galaxie, die Anzahl der Sterne, die wahrscheinlich Gesteinsplaneten haben (mit Radien, die 0,5- bis 1,5-mal so groß sind wie die der Erde) und die wahrscheinlich wären diese Planeten bewohnbar.

Jacob Haqq Misra, ein Forscher am Blue Marble Space Institute of Science, der nicht an der neuen Studie gearbeitet hat, hält den neuen Ansatz für eine „signifikante Verbesserung gegenüber anderen Versuchen, die Häufigkeit des Auftretens von Planeten in bewohnbaren Zonen zu charakterisieren“.



Können Schüler zu viel Technik haben?

Bryson und sein Team sagen voraus, dass im Durchschnitt 37 bis 60 % der sonnenähnlichen Sterne in der Milchstraße mindestens einen potenziell bewohnbaren Planeten beherbergen sollten. Optimistisch könnte die Zahl bis zu 88 % betragen. Die konservativen Berechnungen reduzieren diese Zahl auf 7 % der sonnenähnlichen Sterne in der Galaxie (also 300 Millionen) – und auf der Grundlage dieser Zahl sagt das Team voraus, dass es innerhalb von 30 Lichtjahren vier sonnenähnliche Sterne mit bewohnbaren Planeten gibt der Erde.

Eines der ursprünglichen Ziele der Kepler-Mission war es, genau diese Zahl zu berechnen, sagt Bryson. Das haben wir uns schon immer vorgenommen.

Die Bewohnbarkeit hat mit der Wahrscheinlichkeit zu tun, dass ein Planet Temperaturen hat moderat genug, damit flüssiges Wasser an der Oberfläche vorhanden ist (da Wasser für das Leben, wie wir es kennen, unerlässlich ist). Die meisten Studien finden dies heraus, indem sie die Entfernung eines Exoplaneten von seinem Wirtsstern messen und ob seine Umlaufbahn nicht zu nah und nicht zu weit entfernt ist – die sogenannte Goldilocks-Zone.

Affen und Menschen-DNA

Laut Bryson ist die Umlaufbahnentfernung ein nützliches Maß, wenn Sie einen bestimmten Stern untersuchen. Aber wenn Sie viele Sterne betrachten, zeigen sie alle unterschiedliche Helligkeiten, die unterschiedliche Wärmemengen an umgebende Objekte abgeben, was bedeutet, dass ihre bewohnbaren Zonen variieren. Das Team entschied sich stattdessen dafür, über die Bewohnbarkeit in Bezug auf das Lichtvolumen nachzudenken, das auf die Oberfläche eines Exoplaneten trifft, was das Papier als Instellationsfluss bezeichnet.

Durch Daten zur Sternhelligkeit messen wir die wahre Temperatur des Planeten – ob er sich wirklich in der habitablen Zone befindet oder nicht – für alle Planeten um alle Sterne in unserer Probe herum, sagt Bryson. Sie erhalten nicht die gleiche Art zuverlässiger Temperaturzahlen, wenn Sie mit Entfernungen arbeiten, sagt er.

Obwohl Bryson behauptet, dass die Unsicherheiten dieser Studie geringer sind als bei früheren Bemühungen, sind sie immer noch ziemlich groß. Dies liegt hauptsächlich daran, dass das Team mit einer so kleinen Stichprobe entdeckter felsiger Exoplaneten arbeitet. Kepler hat sich identifiziert über 2.800 Exoplaneten , von denen nur einige sonnenähnliche Sterne umkreisen. Es ist keine ideale Zahl, um die Existenz von Hunderten Millionen anderer in der Galaxie vorherzusagen. Indem man so wenige Beobachtungen hat, schränkt es ein, was man darüber sagen kann, was die Wahrheit ist, sagt Bryson.

Schließlich geht die neue Studie von einem einfachen Modell für diese Exoplaneten aus, das dramatisch von den Bedingungen in der realen Welt abweichen könnte (einige dieser Sterne könnten beispielsweise Doppelsternsysteme mit anderen Sternen bilden). Das Einfügen von mehr Variablen in das Modell würde helfen, ein genaueres Bild zu zeichnen, aber das erfordert genauere Daten, die wir noch nicht wirklich haben.

Aber es sind Studien wie diese, die uns helfen könnten, diese Daten zu sammeln. Der ganze Zweck von Kepler bestand darin, Wissenschaftlern dabei zu helfen, herauszufinden, welche Arten von interstellaren Objekten sie mehr Ressourcen für die Untersuchung aufwenden sollten, um außerirdisches Leben zu finden, insbesondere mit weltraumgestützten Teleskopen, deren Beobachtungszeit begrenzt ist. Dies sind die Instrumente (wie die der NASA James-Webb-Weltraumteleskop und die der ESA PLATO-Teleskop ), die bestimmen könnte, ob ein potenziell bewohnbarer Exoplanet eine Atmosphäre hat oder ein Potenzial beherbergt Biosignaturen , und Studien wie diese neueste können Ingenieuren dabei helfen, Teleskope zu entwickeln, die für diese Aufgaben besser geeignet sind. Haqq Misra fügt hinzu, dass die Ergebnisse die Unterstützung für Missionskonzepte wie stärken könnten LUVOIR , HabEx , OST , und LEBEN – die alle verschiedene Arten von Instrumenten nutzen, um die Bewohnbarkeit von Exoplaneten auf unterschiedliche Weise zu untersuchen.

Fast jeder sonnenähnliche Stern in der Galaxie hat einen Planeten, auf dem sich Leben bilden könnte, sagt Frank. Die Menschheit stellt sich diese Frage seit mehr als 2.500 Jahren, und jetzt kennen wir nicht nur die Antwort, wir verfeinern unser Wissen über diese Antwort. Dieses Papier sagt uns, dass es da draußen viele Planeten am richtigen Ort gibt, an denen sich Leben bilden kann.

Dieser Beitrag wurde mit zusätzlichen Kommentaren von Jacob Haqq Misra aktualisiert

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