Som vi nyligen har rapporterat verkar sannolikheten för att hitta beboeliga världar i jordstorlek bara bli bättre och bättre. Men nu är de senaste beräkningarna från en ny tidning som kom ut den här veckan nästan sinnesböjande. Med hjälp av vad författarna kallar en 'mycket noggrann extrapolering' av hastigheten för små planeter som observerats runt M dvärgstjärnor av Kepler-rymdfarkosten, uppskattar de att det kan finnas uppemot 100 miljarder jordstora världar i de beboeliga zonerna av M dvärg eller röd dvärg stjärnor i vår galax. Och eftersom populationen av dessa stjärnor själva uppskattas till omkring 100 miljarder i Vintergatan, är det i genomsnitt en värld i jordstorlek för varje röd dvärgstjärna i vår galax.
Oj.
Och eftersom vårt solsystem är omgivet av röda dvärgar – väldigt coola, väldigt mörka stjärnor som inte är synliga för blotta ögat (mindre än en tusendel av solens ljusstyrka) – kan dessa världar vara nära, kanske så nära som 7 ljusår bort.
Med hjälp av astronomen Darin Ragozzine, en postdoktor vid University of Florida som arbetar med Kepler-uppdraget ( se vår Hangout-intervju med honom förra året ), låt oss ta en titt tillbaka på de senaste fynden som ledde till denna senaste fantastiska projektion.
Redan i februari rapporterade vi om resultat från Courtney Dressing och Dave Charbonneau från Center for Astrophysics som sa att cirka 6 % av röda dvärgstjärnor kunde vara värd för beboeliga planeter i jordstorlek. Men sedan dess insåg Dressing och Charbonneau att de hade en bugg i sin kod och det har dereviderasfrekvensen tillfemton%, inte 6%. Det mer än fördubblar uppskattningarna.
Då, bara denna vecka rapporterade vi hur Ravi Kopparapu från vid Penn State University och Virtual Planetary Lab vid University of Washington föreslog att den beboeliga zonen runt planeter borde omdefinieras, baserat på nya, mer exakta data som placerar de beboeliga zonerna längre bort från stjärnorna än man tidigare trott. Genom att tillämpa den nya beboeliga zonen på röda dvärgar kommer andelen röda dvärgar som har beboeliga planeter närmarefemtio%.
Grafiken visar optimistiska och konservativa beboeliga zongränser runt svala stjärnor med låg massa. Siffrorna anger namnen på kända Kepler-planetkandidater. Gul färg representerar kandidater med mindre än 1,4 gånger jordens radie. Grön färg representerar planetkandidater mellan 1,4 och 2 jordens radie. Kredit: Penn State.
Men nu, den nya papper som skickades till arXiv denna vecka, ' Radiefördelningen av små planeter runt coola stjärnor ” av Tim Morton och Jonathan Swift (student och postdoc från Caltechs ExoLab) finner att det finns en ytterligare korrigering av siffrorna genom Dressing- och Charbonneau-nummer.
'Detta beror i grunden på det faktum att det finns fler små planeter än vi trodde eftersom Kepler ännu inte är känslig för ett stort antal som tar längre tid att kretsa runt,' sa Ragozzine till Universe Today. 'För att ta hänsyn till denna effekt och förbättra beräkningen med hjälp av några trevliga nya statistiska tekniker, uppskattar de att siffrorna för Dressing och Charbonneau faktiskt är för små med en faktor 2. Detta sätter siffran på 30 % i den gamla beboeliga zonen, och nu uppe till om100 %i den nya beboeliga zonen.”
Nu är det viktigt att påpeka några saker om detta.
Som Morton noterade i ett e-postmeddelande till Universe Today, är det viktigt att inse att detta ännu inte är ett direkt mått på den beboeliga zonhastigheten, 'men det är vad jag skulle klassificera som en mycket noggrann extrapolering av hastigheten för små planeter vi har observerat vid kortare perioder runt M dvärgar.”
Och som Ragozzine och Morton bekräftade för oss, är alla dessa siffror endast baserade på Kepler-resultat, och än så länge, medan det har bekräftat planeter runt M-dvärgar, finns det hittills inga bekräftade i den beboeliga zonen.
'De använder inga resultat från Radial Velocity (HARPS, etc.),' sa Ragozzine. 'Som sådan är dessa allakandidateroch inte planeter. Det vill säga, siffrorna är baserade på ett antagande att de flesta/alla Kepler-kandidaterna är sanna planeter. Det finns olika åsikter om vad den falska positiva frekvensen skulle vara, särskilt för denna speciella delmängd av stjärnor, men det råder ingen tvekan om att siffrorna kan sjunka eftersom några av dessa kandidater visar sig vara något annat än planeter i HZ-storlek på jorden. ”
Andra varningar måste också beaktas.
'Alla måste vara försiktiga med vad '100%' betyder,' sa Ragozzine. 'Det betyder inte att varje M-dvärg har en HZ-jordisk planet. Det betyder att det i genomsnitt finns 1 HZ-jordstorlek planet för varje M-dvärg. Skillnaden kommer från det faktum att dessa små stjärnor tenderar att ha planeter som kommer i förpackningar om 3-5. Om antalet planeter per stjärna i genomsnitt är en och den typiska M-stjärnan har 5 planeter, så har bara 20 % av M-stjärnorna planetsystem.'
Poängen är subtil men viktig. Till exempel, om du vill planera nya teleskopuppdrag för att observera dessa planeter, är det viktigt att förstå deras distribution, sa Ragozzine.
'Jag är väldigt intresserad av att förstå vilka typer av planetsystem som är värd för dessa planeter eftersom detta öppnar ett antal intressanta vetenskapliga frågor. Att urskilja deras frekvens och distribution är värdefullt.”
Dessutom kommer den nya definitionen av den beboeliga zonen från Kopparapu et al. gör stor skillnad.
Som Ragozzine påpekar:
'Detta börjar verkligen påpeka att definitionen av HZ är baserad på mestadels teoretiska argument som är svåra att noggrant motivera,' sa Ragozzine. 'Till exempel, en färsk tidning kom ut och visade att atmosfärstrycket gör stor skillnad men det finns inget sätt att uppskatta vad trycket kommer att vara på en avlägsen värld. (Även i de bästa fallen kan vi knappt säga att hela planeten inte är en gigantisk pösig atmosfär.) Arbete av Kopparapu och andra är helt klart nödvändigt och ur en astrobiologisk synvinkel har vi inget annat val än att använda de bästa tillgängliga teorier och antaganden. Ändå börjar några av oss på området bli riktigt försiktiga med 'H-ordet' (som Mike Brown kallar det), och undrar om det bara är för spekulativt. För övrigt föredrar jag mycket, mycket att dessa världar kallas potentiellt beboeliga, eftersom det verkligen är vad vi försöker säga.'
Morten sa dock till Universe Today att han tycker att den största skillnaden i deras arbete var den noggranna extrapoleringen från kortperiodiska planeter till längre perioder. 'Det är därför vi får förekomstfrekvenser för de mindre planeterna som är dubbelt så stora som Dressing eller Kopparapu,' sa han via e-post.
Han tycker också att det mest intressanta i deras uppsats inte bara är den totala förekomstfrekvensen eller till och med HZ-förekomstfrekvensen, utan det faktum att de för första gången har identifierat någon intressant struktur i fördelningen av exoplanetradier.
'Vi visar till exempel att det verkar som att planeter med ungefär 1 jordradie faktiskt är den vanligaste planetstorleken runt dessa coola stjärnor,' sa Morton. 'Detta är intuitivt med tanke på de steniga kropparna i vårt solsystem - det finns två planeter ungefär lika stora som jorden, vilket gör den till den vanligaste storleken på en liten planet i vårt system också! Vi upptäcker också att det finns massor av planeter runt M-dvärgar som ligger precis utanför detektionströskeln för nuvarande markbaserade transiterande undersökningar – detta betyder att allt eftersom känsligare instrument och undersökningar utformas, kommer vi bara att fortsätta hitta fler och fler av dessa spännande planeter!”
Men Ragozzine berättade för oss att även med alla ovannämnda varningar är det spännande att huvudinnehållet i dessa nya siffror förmodligen inte kommer att förändras mycket.
'Ingen förväntar sig att svaret kommer att vara annorlunda med mer än en faktor av ett fåtal - det vill säga, det verkliga intervallet är nästan säkert mellan 30-300% och mycket troligt mellan 70-130%,' sa Ragozzine. 'Eftersom Kepler-kandidatlistan förbättras i kvantitet (på grund av nya data), renhet och enhetlighet, kommer huvudmålet att vara att motivera dessa uttalanden och att avsevärt minska det intervallet.'
En annan rolig aspekt är att det här nya arbetet görs av den unga generationen astronomer, doktorander och postdoktorer.
'Jag är säker på att den här gruppen och andra kommer att fortsätta producera fantastiska saker... de spännande vetenskapliga resultaten har bara börjat!' sa Ragozzine.