science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Rotsachtig? bewoonbaar? Een sterrenstelsel van planeten op maat maken

Artist's concept van hoe rotsachtig, mogelijk bewoonbare werelden elders in onze melkweg zouden kunnen verschijnen. Gegevens verzameld door telescopen in de ruimte en op de grond suggereren dat kleine, rotsachtige planeten komen vaak voor. (Ze zo dicht bij elkaar in een rij plaatsen is alleen voor illustratieve doeleinden.) Credit:NASA/JPL-Caltech/R. Gekwetst (SSC-Caltech)

De planeten die tot nu toe in de Melkweg zijn ontdekt, zijn een bonte, krioelende menigte:hete Jupiters, gasreuzen, klein, rotsachtige werelden en mysterieuze planeten groter dan de aarde en kleiner dan Neptunus. Terwijl we ons voorbereiden om vele duizenden meer toe te voegen aan de duizenden die al zijn gevonden, de zoektocht gaat verder naar bewijs van leven – en naar een wereld zoals de onze.

En naarmate onze ruimtetelescopen en andere instrumenten steeds gevoeliger worden, we beginnen op nul te komen.

De ontdekkingen tot nu toe wekken opwinding en nieuwsgierigheid bij wetenschappers en het publiek. We hebben rotsachtige planeten gevonden in het bereik van de aarde, op de juiste afstand van hun moedersterren om vloeibaar water te herbergen. Hoewel deze kenmerken geen bewoonbare wereld garanderen – we kunnen nog niet helemaal zeggen of deze planeten echt een atmosfeer of oceanen hebben – kunnen ze ons wel in de goede richting helpen.

Toekomstige ruimtetelescopen zullen het licht van sommige van deze planeten kunnen analyseren, zoeken naar water of een mengsel van gassen dat lijkt op onze eigen atmosfeer. We zullen de temperatuur aan het oppervlak beter begrijpen. Terwijl we doorgaan met het afvinken van items op de bewoonbaarheidslijst, we komen steeds dichter bij het vinden van een wereld met herkenbare tekenen van leven.

Een van de meest kritische factoren bij het vormen en ontwikkelen van een bewoonbare planeet is de aard van de moederster. De massa van de ster, grootte en leeftijd bepalen de afstand en omvang van zijn "bewoonbare zone" - het gebied rond een ster waar de temperatuur het mogelijk maakt dat vloeibaar water zich op het oppervlak van een planeet verzamelt.

Het sterrenstelsel in kaart brengen

De Gaia-satelliet van de European Space Agency, gelanceerd in 2013, wordt een van de grootste sterrenkaartenmakers uit de geschiedenis. Het vertrouwt op een reeks uiterst nauwkeurige instrumenten om de helderheid van sterren te meten, afstand, en compositie. Het ambitieuze doel is om een ​​driedimensionale kaart van ons Melkwegstelsel te maken. De grafiek bevat tot nu toe de posities van ongeveer 1,7 miljard sterren, met afstanden van ongeveer 1,3 miljard.

Dat heeft geleid tot een herbeoordeling van de sterafmetingen om te zien of sommige misschien groter zijn, kleiner, dimmer of helderder dan wetenschappers hadden gedacht.

Het blijkt dat veel van de sterren helderder - en groter - bleken te zijn dan eerdere onderzoeken hadden geschat. Voor het team dat de explosie van planeetvondsten van NASA's Kepler-ruimtetelescoop beheert, begin 2009 dat betekent ook een herziening van de afmetingen van de planeten in een baan om hen heen.

Als een ster helderder is dan we dachten, het is vaak ook groter dan we dachten. De planeet in een baan eromheen, proportioneel gemeten door de transitmethode, moet ook groter zijn.

Dat betekent dat sommige planeten waarvan men denkt dat ze qua grootte en temperatuur vergelijkbaar zijn met die van de aarde, echt groter zijn - en meestal, heter.

"Gaia heeft afstanden verbeterd en heeft betere beoordelingen van hoe helder een ster is, en hoe groot een planeet is, " zei Eric Mamajek, de plaatsvervangend hoofdwetenschapper van het NASA Exoplanet Exploration Program. "Het hele probleem is altijd geweest, hoe goed begrijpen we de ster? Dit is gewoon een ander hoofdstuk van dat lopende verhaal."

De nieuwste wetenschappelijke gegevens van de Gaia-ruimtesonde leiden ook tot een herbeoordeling van de meest veelbelovende "bewoonbare zone"-planeten die zijn gevonden door observatoria over de hele wereld, evenals ruimtegebaseerde instrumenten zoals NASA's Kepler. Terwijl wetenschappers zowel observaties als definities van wat we beschouwen als een potentieel bewoonbare wereld gladstrijken, betere data brengt ons dichter bij het vinden van zo'n planeet en – misschien net zo belangrijk – het vinden van onze eigen planeet daartussen.

van de 3, 700 exoplaneten - planeten rond andere sterren - tot nu toe bevestigd door wetenschappers, ongeveer 2, 600 werden gevonden door de Kepler-ruimtetelescoop. Kepler jaagt op de kleine zonsverduistering, of duik in het sterrenlicht, zoals een planeet het gezicht van zijn ster kruist.

De meest recente analyse van Keplers ontdekkingen laat zien dat 20 tot 50 procent van de sterren aan de hemel waarschijnlijk kleine, potentieel rotsachtige planeten in hun bewoonbare zones. Onze eerste schatting van bijna aardse, planeten in de bewoonbare zone van het Kepler-ruimtevaartuig vanaf 19 juni, 2017, was 30. Voorlopige analyse van nieuwere gegevens, op zowel die exoplaneten als hun gastheersterren, laat zien dat het aantal waarschijnlijk kleiner is - mogelijk tussen 2 en 12.

Er zijn veel meer gegevens nodig, inclusief een beter begrip van hoe de grootte van een planeet zich verhoudt tot de samenstelling ervan.

"We proberen nog steeds uit te vinden hoe groot een planeet kan zijn en toch rotsachtig zijn, " zei Jessie Dotson, een astrofysicus bij NASA's Ames Research Center in Silicon Valley in Californië. Ze is ook de projectwetenschapper voor Keplers huidige, uitgebreide missie, bekend als K2.

Op het eerste gezicht, de laatste analyse lijkt misschien teleurstellend:minder rotsachtig, mogelijk bewoonbare werelden tussen de duizenden exoplaneten die tot nu toe zijn gevonden. Maar dat verandert niets aan een van de meest verbazingwekkende conclusies na meer dan 20 jaar observatie:planeten in de bewoonbare zone komen veel voor.

Meer en betere gegevens over deze verre planeten betekenen een nauwkeuriger demografisch portret van een universum van planeten - en een meer genuanceerd begrip van hun samenstelling, mogelijke atmosferen en levensdragend vermogen.

Dat zou ons op meer vaste grond moeten zetten voor de komende stortvloed van ontdekkingen van exoplaneten van TESS (de Transiting Exoplanet Survey Satellite), en toekomstige telescopen. Het brengt ons een stap dichterbij in onze zoektocht naar een veelbelovende planeet tussen een sterrenstelsel.

"Dit is het opwindende deel van de wetenschap, "Zei Dotson. "Zo vaak, we worden echt afgeschilderd als, 'Nu kennen we dit verhaal.' Maar ik heb een theorie:wetenschappers houden ervan als we iets niet weten. Het is de jacht die zo spannend is."