Laut einer neuen Studie von Astronomen, die auf Daten des Kepler-Weltraumteleskops basiert, sollte jeder vierte sonnenähnliche Stern einen Planeten haben, der ungefähr erdgroß ist und in der bewohnbaren Zone des Sterns umkreist.
Künstlerkonzept des Kepler-Weltraumteleskops vor dem Hintergrund von Planeten und Sternen. Kepler entdeckte über 1.000 der über 4.000 bekannten Exoplaneten. Basierend auf Kepler-Daten schätzen Wissenschaftler, dass jeder vierte sonnenähnliche Stern mindestens einen Planeten hat, der ungefähr so groß ist wie die Erde. Bild über NASA / Ames Research Center / W. Stenzel / D. Rutter / Penn State News.
Wie viele erdgroße Planeten - die in der bewohnbaren Zone ihres Sterns kreisen, in der flüssiges Wasser existieren könnte - gibt es in unserer Milchstraßengalaxie? Wissenschaftler haben in den letzten Jahren Tausende von Exoplaneten entdeckt, und jetzt wissen sie besser, wie die Antwort auf diese Frage lautet. Laut einer neuen Studie der Penn State University, die auf Daten des Kepler-Weltraumteleskops basiert, sollte jeder vierte sonnenähnliche Stern mindestens einen erdähnlichen Planeten haben, der in der bewohnbaren Zone seines Sterns umkreist.
Das neue Peer-Review-Papier, in dem die Ergebnisse beschrieben werden, wurde in veröffentlicht Das astronomische Tagebuch am 14. August 2019.
Dies ist eindeutig eine aufregende Studie! Es hat direkte Auswirkungen auf die Möglichkeit des Lebens auf anderen Welten. Insgesamt gibt es in unserer Galaxie ungefähr 200 Milliarden Sterne, und ungefähr 10 Prozent davon sind sonnenähnliche Sterne. Das sind 20 Milliarden sonnenähnliche Sterne, und wenn ein Viertel von ihnen mindestens einen dieser erdgroßen Planeten hat, dann ist das so 5 Milliarden allein in unserer Galaxie!
Künstlerkonzept von Kepler-186f, einem erdgroßen Exoplaneten, der einen 582 Lichtjahre von der Erde entfernten roten Zwergstern umkreist. Es könnten allein in unserer Galaxie Milliarden solcher Welten sein. Bild über die NASA Ames / SETI Institute / JPL-Caltech / Astrobiology Magazine.
Insbesondere schätzten die Forscher, dass Planeten mit einer Größe von nahezu der Erde, die dem 3/4 bis 1 1/2-fachen des Erddurchmessers entspricht und Umlaufzeiten zwischen 237 und 500 Tagen aufweisen, um ungefähr einen von vier sonnenähnlichen Sternen herum vorkommen. Um Unsicherheiten Rechnung zu tragen, empfehlen sie, dass zukünftige Planetenerkennungsmissionen eine Vorkommensrate von etwa einem Planeten pro 33 Sterne bis hin zu fast einem Planeten pro zwei Sterne vorsehen. Laut Eric B. Ford, Professor für Astronomie und Astrophysik am Penn State:
Zu wissen, wie oft wir Planeten einer bestimmten Größe und Umlaufzeit erwarten sollten, ist äußerst hilfreich, um Vermessungen für Exoplaneten zu optimieren und bevorstehende Weltraummissionen so zu gestalten, dass ihre Erfolgschancen maximiert werden. Penn State ist führend darin, statistische und rechnergestützte Methoden auf den neuesten Stand der Technik zu bringen, um astronomische Beobachtungen zu analysieren und diese Art von Fragen zu beantworten. Unser Institut für CyberScience (ICS) und das Zentrum für Astrostatistik (CASt) bieten Infrastruktur und Unterstützung, die solche Projekte ermöglichen.
Die meisten der bisher tatsächlich gefundenen erdgroßen Planeten wurden vom Kepler-Weltraumteleskop entdeckt. Aber sie können schwer zu finden sein, wie Ford erklärte:
Kepler entdeckte Planeten mit einer Vielzahl von Größen, Zusammensetzungen und Umlaufbahnen. Wir wollen diese Entdeckungen nutzen, um unser Verständnis der Planetenbildung zu verbessern und zukünftige Missionen zu planen, um nach Planeten zu suchen, die möglicherweise bewohnbar sind. Das bloße Zählen von Exoplaneten einer bestimmten Größe oder Umlaufbahndistanz ist jedoch irreführend, da es viel schwieriger ist, kleine Planeten weit von ihrem Stern entfernt zu finden, als große Planeten in der Nähe ihres Sterns.
Das 39,6 Lichtjahre entfernte Planetensystem TRAPPIST-1 (Künstlerkonzept) enthält mindestens 7 erdgroße Felsplaneten, davon 3 in der bewohnbaren Zone. Könnte einer von ihnen Leben haben? Bild über NASA / JPL-Caltech.
Wie haben die Forscher die Kepler-Daten genutzt, um zu bestimmen, wie viele erdgroße, möglicherweise bewohnbare Planeten es wahrscheinlich gibt?
Sie entwickelten eine neue Methode, um die Auftrittsrate von Planeten über einen weiten Bereich von Größen und Umlaufbahnen abzuleiten, nicht nur die Planeten, auf die sich die Studie konzentriert. Das neue Modell simuliert "Universen" von Sternen und Planeten und "beobachtet" dann diese simulierten Universen, um zu bestimmen, wie viele der Planeten von Kepler in jedem "Universum" entdeckt worden wären. Danley Hsu, Doktorand am Penn State, weiter erklärt:
Wir verwendeten den endgültigen Katalog der von Kepler identifizierten Planeten und verbesserten die Sterneigenschaften der Gaia-Raumsonde der Europäischen Weltraumorganisation, um unsere Simulationen zu erstellen. Durch den Vergleich der Ergebnisse mit den von Kepler katalogisierten Planeten haben wir die Rate der Planeten pro Stern und wie diese von der Planetengröße und der Umlaufbahndistanz abhängt, charakterisiert. Unser neuartiger Ansatz ermöglichte es dem Team, mehrere Effekte zu berücksichtigen, die in früheren Studien nicht berücksichtigt wurden.
Während die meisten Sterne, die Kepler beobachtete, typischerweise Tausende von Lichtjahren von der Sonne entfernt sind, beobachtete Kepler eine ausreichend große Anzahl von Sternen, um eine strenge statistische Analyse durchführen zu können, um die Rate erdgroßer Planeten in der bewohnbaren Zone in der Nähe abzuschätzen sonnenähnliche Sterne.
Wie viele andere Welten? Wie viele mögliche Zivilisationen? Bild über Manish Mamtani.
Die Ergebnisse dieser Studie können nun dazu verwendet werden, zukünftige Weltraumteleskope wie das James Webb Space Telescope (JWST) zu planen, mit denen die Atmosphären einiger dieser Welten untersucht und nach Anzeichen von Biomarkern wie Gasen gesucht werden können Sauerstoff oder Methan - das könnte auf Leben hindeuten. Laut Ford:
Wissenschaftler interessieren sich besonders für die Suche nach Biomarkern - Molekülen, die für das Leben kennzeichnend sind - in der Atmosphäre von ungefähr erdgroßen Planeten, die in der „Wohnzone“ sonnenähnlicher Sterne kreisen. Die bewohnbare Zone ist eine Reihe von Umlaufbahnen, in denen die Planeten flüssiges Wasser auf ihren Oberflächen halten können. Die Suche nach Beweisen für das Leben auf erdgroßen Planeten in der bewohnbaren Zone sonnenähnlicher Sterne erfordert eine große neue Weltraummission.
Vor nicht allzu langer Zeit wussten wir nicht, ob andere Sterne Planeten umkreisen. Jetzt haben wir gelernt, dass die meisten von ihnen es tun, und wenn es um Sterne geht, die unserer eigenen Sonne ähnlich sind, hat mindestens ein Viertel von ihnen Welten, die unseren eigenen ähnlich sein könnten ...
Fazit: Eine neue Studie, die Daten des Kepler-Weltraumteleskops verwendet, legt nahe, dass es in unserer Galaxie eine große Anzahl erdgroßer Welten geben könnte, die in der bewohnbaren Zone ihres Sterns kreisen. Unsere Galaxie, die Milchstraße, hat insgesamt etwa 200 Milliarden Sterne und etwa 20 Milliarden sonnenähnliche Sterne. Wenn jeder vierte sonnenähnliche Stern mindestens einen erdgroßen Planeten hat, sind das allein in unserer Galaxie 5 Milliarden solcher Welten!