نجاح باهر! ماذا لو أن 1 من كل 4 نجوم تشبه الشمس لها أرض؟

مفهوم الفنان لتلسكوب كبلر الفضائي على خلفية الكواكب والنجوم. اكتشف كبلر أكثر من 1000 من الكواكب الخارجية المعروفة أكثر من 4000. الآن ، بناءً على بيانات كيبلر ، يقدر العلماء أن 1 من كل 4 نجوم تشبه الشمس لها كوكب واحد على الأقل بنفس حجم كوكب الأرض. الصورة عبر ناسا / مركز أبحاث أميس / دبليو. ستنزل / D. روتر / ولاية بنسلفانيا نيوز.

ما هو عدد الكواكب بحجم الأرض - التي تدور في منطقة النجم الصالحة للسكن ، حيث توجد مياه سائلة - موجودة في مجرتنا درب التبانة؟ لقد اكتشف العلماء الكواكب الخارجية من قبل الآلاف في السنوات الأخيرة ، والآن لديهم فكرة أفضل عن ماهية الإجابة على هذا السؤال. وفقًا لدراسة جديدة أجرتها جامعة ولاية بنسلفانيا استنادًا إلى بيانات من تلسكوب كبلر الفضائي ، فقد تبين أن واحداً من كل أربعة نجوم تشبه الشمس يجب أن يكون له كوكب واحد على الأقل يشبه حجم الأرض ويدور في منطقة النجم الصالحة للسكن.

تم نشر الورقة الجديدة التي استعرضها النظراء والتي تصف النتائج في المجلة الفلكية في 14 أغسطس 2019.

بوضوح ، هذه دراسة مثيرة! لها آثار مباشرة على إمكانية الحياة على عوالم أخرى. يوجد حوالي 200 مليار نجم في مجرتنا ، وحوالي 10 في المائة من النجوم تشبه الشمس. هذا هو 20 مليار نجم مشمس ، وإذا كان ربعهم يحتوي على واحد على الأقل من هذه الكواكب بحجم الأرض ، فهذا يمثل 5 مليارات في مجرتنا وحدها!

مفهوم الفنان لـ Kepler-186f ، كوكب خارج المجموعة الشمسية بحجم الأرض يدور حول نجم قزم أحمر 582 سنة ضوئية من الأرض. يمكن أن يكون هناك مليارات من هذه العوالم في مجرتنا وحدها. الصورة عبر NASA Ames / معهد SETI / مجلة JPL – Caltech / Astrobiology.

وبشكل أكثر تحديداً ، قدّر الباحثون أن الكواكب تقريبًا بنفس حجم الأرض ، من 3/4 إلى 1 1/2 مرة قطر الأرض ، مع الفترات المدارية التي تتراوح من 237 إلى 500 يوم ، تحدث حول واحد من كل أربعة نجوم تشبه الشمس. للمحاسبة على عدم اليقين ، يوصون بأن تخطط بعثات اكتشاف الكوكب المستقبلية لمعدل الحدوث الذي يتراوح ما بين حوالي كوكب واحد لكل 33 نجمًا ، إلى كوكب واحد تقريبًا لكل نجمين. وفقًا لـ ricEric B. Ford ، أستاذ الفلك والفيزياء الفلكية في ولاية بنسلفانيا:

إن معرفة عدد المرات التي ينبغي أن نتوقع فيها العثور على كواكب ذات حجم معين وفترة مدارية مفيد للغاية لتحسين استطلاعات الكواكب الخارجية وتصميم البعثات الفضائية القادمة لزيادة فرص نجاحها إلى أقصى حد. تعتبر ولاية بنسلفانيا رائدة في جلب الأساليب الإحصائية والحسابية الحديثة لتحليل الملاحظات الفلكية لمعالجة هذه الأنواع من الأسئلة. يوفر معهدنا للعلوم السيبرانية (ICS) ومركز الاستراتجيات (CASt) البنية التحتية والدعم الذي يجعل هذه الأنواع من المشاريع ممكنة.

وقد اكتشف تلسكوب كيبلر الفضائي معظم الكواكب ذات الأحجام الأرضية الموجودة بالفعل حتى الآن. ولكن يمكن أن يكون من الصعب العثور عليها ، كما أوضح فورد:

اكتشف كبلر كواكب مع مجموعة واسعة من الأحجام والتركيبات والمدارات. نريد استخدام تلك الاكتشافات لتحسين فهمنا لتكوين الكوكب وللتخطيط للبعثات المستقبلية للبحث عن كواكب قد تكون صالحة للسكن. ومع ذلك ، فإن مجرد حساب الكواكب الخارجية بحجم معين أو مسافة مدارية أمر مضلل ، لأنه من الصعب جدًا العثور على كواكب صغيرة بعيدًا عن نجمها بدلاً من العثور على كواكب كبيرة بالقرب من نجمها.

يحتوي نظام الكواكب TRAPPIST-1 (مفهوم الفنان) على بعد 39.6 سنة ضوئية ، على الأقل 7 كواكب صخرية بحجم الأرض ، بما في ذلك 3 في المنطقة الصالحة للسكن. هل يمكن لأي منهم أن يعيش حياة؟ الصورة عبر وكالة ناسا / JPL-Caltech.

فكيف استخدم الباحثون بيانات كبلر لتحديد عدد الكواكب التي يمكن أن تكون صالحة للحجم على الأرض؟

لقد صمموا طريقة جديدة لاستنتاج معدل حدوث الكواكب عبر مجموعة واسعة من الأحجام والمسافات المدارية ، وليس فقط الكواكب التي هي المحور الرئيسي للدراسة. يحاكي النموذج الجديد "أكوان" النجوم والكواكب ثم "يلاحظ" هذه الأكوان المحاكاة لتحديد عدد الكواكب التي كان من الممكن أن يكتشفها كيبلر في كل "كون". كما يدرس دانلي هسو ، طالب دراسات عليا في ولاية بنسلفانيا ، المزيد شرح:

استخدمنا الكتالوج النهائي للكواكب التي حددها كيبلر وخصائص النجوم المحسنة من مركبة الفضاء غايا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية لبناء عمليات المحاكاة لدينا. بمقارنة النتائج مع الكواكب التي صنفها كيبلر ، قمنا بتمييز معدل الكواكب لكل نجم وكيف يعتمد ذلك على حجم الكوكب والمسافة المدارية. سمح نهجنا الجديد للفريق بتفسير العديد من الآثار التي لم يتم تضمينها في الدراسات السابقة.

على الرغم من أن معظم النجوم التي لاحظها كبلر هي على بعد آلاف السنين الضوئية من الشمس ، لاحظ كبلر عينة كبيرة بما يكفي من النجوم التي يمكننا إجراء تحليل إحصائي دقيق لتقدير معدل الكواكب بحجم الأرض في المنطقة الصالحة للسكن في مكان قريب نجوم تشبه الشمس.

كم عوالم أخرى؟ كم عدد الحضارات الممكنة؟ الصورة عن طريق مانيش مامتاني.

يمكن الآن استخدام نتائج هذه الدراسة للمساعدة في تخطيط التلسكوبات الفضائية القادمة ، مثل James Webb Space Telescope (JWST) ، والتي ستكون قادرة على دراسة أجواء بعض هذه العوالم والبحث عن علامات المؤشرات الحيوية - غازات مثل الأكسجين أو الميثان - التي يمكن أن تشير إلى الحياة. وفقًا لفورد:

يهتم العلماء بشكل خاص بالبحث عن علامات حيوية - جزيئات تدل على الحياة - في أجواء الكواكب تقريبًا بحجم الأرض التي تدور في "المنطقة الصالحة" للنجوم الشبيهة بالشمس. المنطقة الصالحة للسكن هي مجموعة من المسافات المدارية التي يمكن أن تدعم الكواكب فيها الماء السائل على أسطحها. إن البحث عن أدلة على وجود حياة على كواكب بحجم الأرض في المنطقة الصالحة للنجوم التي تشبه الشمس سوف يتطلب مهمة فضائية جديدة كبيرة.

منذ وقت ليس ببعيد ، لم نكن نعرف ما إذا كان هناك أي نجوم أخرى بها كواكب تدور حولها. لقد تعلمنا الآن أن معظمهم يفعلون ذلك ، وعندما يتعلق الأمر بنجوم مشابهة لشمسنا ، فإن ربعهم على الأقل لديه عوالم يمكن أن تشبه عالمنا ...

خلاصة القول: تشير دراسة جديدة باستخدام بيانات من تلسكوب كيبلر الفضائي إلى احتمال وجود عدد كبير من عوالم الأرض في مجرتنا التي تدور في منطقة النجم الصالحة للسكن. تضم مجرتنا ، مجرة ​​درب التبانة ، حوالي 200 مليار نجم ، وحوالي 20 مليار نجم مشمس. إذا كان لدى واحد من كل أربعة نجوم تشبه الشمس كوكب واحد بحجم الأرض على الأقل ، فهذا يمثل خمسة مليارات عالم في مجرتنا وحدها!

المصدر: معدلات حدوث الكواكب التي تدور حول نجوم FGK: دمج Kepler DR25 ، Gaia DR2 ، و Bayesian Inference

عبر ولاية بنسلفانيا نيوز