De NASA Kepler Space Telescope veranderde radicaal onze kijk op het enorme aantal exoplaneten in een baan rond andere sterren in onze melkweg, maar hoeveel zijn geschikt voor het leven tussen hen?
Vandaag branden we met een overweldigend verlangen om te begrijpen welke van de meer dan 1000 planeten die door de Kepler Space Telescope zijn ontdekt bewoonbaar zijn. Zijn ze dicht genoeg bij hun ster? Hoe reflecteren hun oppervlakken licht? Hoe bevooroordeeld zijn hun banen?
Het nieuwe document, dat werd herkend door het Astrophysical Journal en eerder werd gepubliceerd op de site arxiv.org, stelt voor al deze factoren in overweging te nemen en de planeten te classificeren op basis van hun "bewoonbaarheidsindex".
Dit zal helpen bij het bepalen van welke planeten van dichterbij bekeken moeten worden, zegt Rory Barnes, wetenschappelijk onderzoeker en hoogleraar astronomie aan de Universiteit van Washington. Hij besprak met Discovery News hoe deze index zal werken.
Belangrijkste functies
Diagram van wat er gebeurt met de lichtcurve van een ster wanneer de planeet ervoor passeert
Wanneer een exoplaneet voor een ster passeert en via een telescoop kan worden waargenomen, zoals Kepler, dan zijn vier hoofdkenmerken zichtbaar, zoals Barnes zegt: de baanperiode (hoe lang het duurt om de ster rond te gaan), de duur van de overgang (hoe lang het duurt voordat om de overgang te maken), de overgangsdiepte (hoeveel licht is geblokkeerd) en de tijd tussen overgangen.
"Alleen deze gegevens zijn niet voldoende om conclusies te trekken over bewoonbaarheid", zegt Barnes. "We hebben het niet over de massa, straal en helderheid van de ster - dit zijn de dingen die we absoluut moeten weten over de planeten" in kwestie "." Dit betekent meestal dat de conversiegegevens niet voldoende zijn. Astronomen krijgen meer gedetailleerde informatie door te kijken naar de "zwaaiende" ster terwijl de planeet eromheen cirkelt. Deze methode staat bekend als de radiale snelheidsmethode. Dit geeft aanvullende informatie, bijvoorbeeld over de massa van exoplaneten en planetaire banen.
Stap 1: Inspecteer de heldere sterren
Artistieke illustratie van TESS (satelliet, onderzoek van transitionele exoplaneten) en planeten passeren voor een ster
In 2017 of 2018 zal NASA's satelliet die vluchtige exoplaneten onderzoekt (TESS) beginnen met het verkennen van planeten die voor heldere sterren doorgaan. Als de ster zich dicht bij de aarde bevindt, zal meer informatie voor ons beschikbaar zijn omdat het in de zoeker groter is dan de grootte van de ster, of omdat het helderder is, bijvoorbeeld door astroseismologie - de wetenschap van "steraardbevingen".
"Dit is een van de grootste voordelen van TESS," zei Barnes. "De TESS-satelliet kijkt naar sterren in de buurt die veel helderder zijn, zodat we meer complexe methoden kunnen gebruiken."
Stap 2: Introduceer klimaatmodellen
Deze illustratie is een illustratie van exoplanet OGLE-2005-BLG-390L b, die naar schatting een oppervlaktetemperatuur van slechts 50 Kelvin (-370 graden Fahrenheit of -223 graden Celsius) heeft
U kunt verschillende parameters gebruiken die voor ons beschikbaar zijn - de hoeveelheid licht die wordt geblokkeerd, de grootte van de omloopbaan - om te zien hoeveel straling de planeet treft.
Het probleem is echter dat we ook moeten weten hoeveel licht een planeet kan reflecteren. IJs reflecteert meer licht dan water of land. Dit betekent dat een ijsplaneet een lagere oppervlaktetemperatuur zal hebben dan een planeet met veel water. Door de massa van de planeet is niet altijd duidelijk of het gasvormig is (zoals Neptunus) of rotsachtig (zoals aarde), of iets gemiddelds. Dit maakt de berekeningen nog ingewikkelder.
Stap 3: Presenteer de excentriciteit
Dit schema van het zonnestelsel laat zien hoeveel de banen van de dwergplaneten van Pluto en Eris zijn verplaatst in vergelijking met andere planeten.
Maar er is nog een andere grote vraag: hoeveel is de baan van de planeet verschoven? Het is bijna onmogelijk om te bepalen op basis van de conversiegegevens zonder andere informatie te hebben.
Als de planeet dichtbij zijn ster is, zal meer straling op het oppervlak komen. Als de planeet ver van zijn ster is, zal de straling minder zijn. Als een planeet abrupt heel dicht bij een ster beweegt en dan ver weg beweegt, verandert ook de hoeveelheid straling dramatisch.
"Dit is zoiets als een dans tussen albedo en excentriciteit, die grotendeels bepaalt hoe woonachtig de planeet is", zei Barnes. "Eccentriciteit is gemakkelijker te bepalen of er meerdere planeten in het systeem zijn, omdat je kunt zien hoe hun banen met elkaar omgaan."
Index van bewoonbaarheid
De bewoonbaarheidsindex classificeert planeten zoals Kepler-62F, een kleine superaarde, zoals getoond in deze artistieke afbeelding.
Barnes en zijn collega's hebben een formule afgeleid waarmee het zeer waarschijnlijk is om te bepalen of een bepaalde planeet een gedetailleerdere studie waard is. Hun bewoonbaarheidsindex is het product van bepaalde planetaire componenten die het mogelijk maken om een bewoonde wereld te creëren: stellaire straling die op het oppervlak valt, orbitale verplaatsing (excentriciteit), albedo en rockiness.
Hij raadt aan de formule als volgt te gebruiken:
- De overgangsgegevens kunnen u misleiden: het lijkt u toe dat er een planeet is, terwijl het in feite slechts een kuiltje van licht is dat te wijten is aan vlekken op de ster. Je moet een alternatieve methode gebruiken om de aanwezigheid van een planeet te bevestigen. Bijvoorbeeld de methode van radiale snelheid, dat wil zeggen om de oscillaties van de ster te observeren;
- Zodra u meer gegevens ontvangt na metingen met de radiale snelheidsmethode, zoals excentriciteit, stelt u de planeten bloot aan een beoordelingsschema. Degenen met de gunstigste kenmerken moeten via een groter aantal telescopen worden onderzocht om betrouwbaardere informatie te verkrijgen;
Hij hoopt dat astronomen die TESS gebruiken, de James Webb-telescoop (die binnenkort komt), en andere hulpmiddelen in staat zullen zijn hun zoektocht naar bewoonbaarheid effectiever te maken door een index toe te passen.
"De middelen die nodig zijn om te verkennen kunnen aanzienlijk zijn, vooral voor de kleinste planeten," zei Barnes. "Ons rangschikkingsschema helpt meer prioriteitskandidaten te benadrukken om hun bewoonbaarheid te testen."
