Астрономы из Виртуальной планетарной лаборатории Вашингтонского университета создали способ сравнения и ранжирования экзопланет, чтобы помочь определить приоритеты, какие из тысяч обнаруженных требуют тщательного изучения в поисках жизни за пределами Земли.Новый показатель, называемый «индексом обитаемости планет, проходящих транзитом», представлен в статье, принятой для публикации в Astrophysical Journal профессорами астрономии из Университета штата Вашингтон Рори Барнсом и Викторией Медоуз с научным сотрудником и соавтором Николь Эванс.«По сути, мы разработали способ взять все доступные данные наблюдений и разработать схему приоритезации, — сказал Барнс, — чтобы по мере того, как мы вступаем во время, когда доступны сотни целей, мы могли бы быть в состоянии скажите: «Хорошо, это то, с чего мы хотим начать» ».
Космический телескоп Кеплера позволил астрономам обнаружить тысячи экзопланет, находящихся за пределами нашей Солнечной системы, — гораздо больше, чем можно исследовать одну за другой. Космический телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2018 год, станет первым космическим телескопом, способным реально измерить состав атмосферы каменистой, возможно, похожей на Землю планеты далеко в космосе, что значительно расширит возможности поиска жизни.Астрономы обнаруживают некоторые планеты, когда миры «проходят» или проходят перед своей звездой-хозяином, тем самым блокируя часть света. Спутник для исследования транзитных экзопланет, или TESS, планируется запустить в 2017 году, и таким образом он обнаружит еще много миров.
Но именно телескоп Уэбба и его «транзитная спектроскопия пропускания» действительно смогут внимательно изучать планеты в поисках жизни.Но доступ к таким телескопам стоит дорого, а работа методична и требует много времени. Индекс Виртуальной планетарной лаборатории — это инструмент, который помогает коллегам-астрономам решить, в каких мирах может быть больше шансов вместить жизнь, и поэтому на них стоит сосредоточить ограниченные ресурсы.
Традиционно астрономы сосредоточили поиск, ища планеты в «обитаемой зоне» своей звезды — более неофициально называемой «зоной Златовласки» — которая представляет собой полосу пространства, которая «в самый раз», чтобы позволить орбитальной планете, похожей на Землю, двигаться по орбите. есть жидкая вода на его поверхности, возможно, давая шанс жизни. Но до сих пор это было всего лишь своего рода двоичное обозначение, указывающее только, находится ли планета в этой области, считающейся подходящей для жизни.
«Это был отличный первый шаг, но он не делает никаких различий в пределах обитаемой зоны», — сказал Барнс. «Теперь у Златовласки есть сотни тарелок каши на выбор».Новый индекс более детализирован, создавая континуум значений, которые астрономы могут ввести в веб-форму виртуальной планетной лаборатории, чтобы получить однозначный индекс обитаемости, представляющий вероятность того, что планета может поддерживать жидкую воду на своей поверхности.При создании индекса исследователи учли оценки каменистости планеты, причем каменистые планеты больше походили на Землю.
Они также объяснили явление, называемое «вырождение эксцентриситета-альбедо», которое описывает своего рода баланс между альбедо планеты — энергией, отраженной обратно в космос от ее поверхности — и округлостью ее орбиты, которая влияет на то, как много энергии он получает от звезды-хозяина.Эти двое противодействуют друг другу. Чем выше альбедо планеты, тем больше света и энергии отражается в космос, оставляя меньше на поверхности, чтобы согреть мир и помочь возможной жизни. Но чем более некруглая или эксцентричная орбита планеты, тем интенсивнее энергия, которую она получает, проходя близко к своей звезде в своем эллиптическом путешествии.
По словам Барнса, благоприятное для жизни энергетическое равновесие для планеты, расположенной у внутреннего края обитаемой зоны, которая может оказаться слишком горячей для жизни, будет иметь более высокое альбедо, чтобы охладить мир, отражая часть этого тепла в космос. . И наоборот, планете около холодного внешнего края обитаемой зоны, возможно, потребуется более высокий уровень орбитального эксцентриситета, чтобы обеспечить энергию, необходимую для жизни.Барнс, Медоуз и Эванс оценили таким образом планеты, обнаруженные космическим телескопом Кеплера в его первоначальной миссии, а также в последующей миссии "К2".
Они обнаружили, что лучшими кандидатами для обитаемости и жизни являются те планеты, которые получают от 60 до 90 процентов солнечной радиации, которую Земля получает от Солнца, что соответствует современным представлениям о зоне обитаемости звезды.Исследование является частью продолжающейся работы Виртуальной планетарной лаборатории по изучению далеких планет в продолжающемся поиске жизни и финансируется Институтом астробиологии НАСА.
«Этот инновационный шаг позволяет нам выйти за рамки концепции двумерной обитаемой зоны и создать гибкую структуру для определения приоритетов, которая может включать в себя множество наблюдаемых характеристик и факторов, влияющих на обитаемость планеты», — сказал Медоуз.«Сила индекса обитаемости будет расти по мере того, как мы узнаем больше об экзопланетах как из наблюдений, так и из теории».