En klar natt, och när ljusföroreningar inte är en allvarlig faktor, är det en hisnande upplevelse att titta upp mot himlen. Vid tillfällen som dessa är det lätt att bli imponerad av det stora antalet stjärnor där ute. Men det vi kan se en given natt är naturligtvis bara en bråkdel av antalet stjärnor som faktiskt finns i vår galax.
Vad som är ännu mer häpnadsväckande är uppfattningen att majoriteten av dessa stjärnor har sina egna planetsystem. Under en tid har astronomer trott att detta är fallet, och pågående forskning verkar bekräfta det. Och detta väcker naturligtvis frågan, hur många planeter finns det där ute? Bara i vår galax måste det säkert finnas miljarder!
Antal planeter per stjärna:
För att verkligen besvara den frågan måste vi sätta ihop några siffror och redogöra för några antaganden. Först, trots upptäckten av tusentals extrasolära planeter , är solsystemet fortfarande det enda som vi har studerat djupt. Så det kan vara så att vårt har fler stjärnsystem än andra, eller att vår sol har en bråkdel av planeterna som andra stjärnor har.
Så låt oss anta att de åtta planeterna som finns i vårt solsystem (utan hänsyn till dvärgplaneter, kentaurer, KBOs och andra större kroppar) representerar ett genomsnitt. Nästa steg blir att multiplicera det antalet med antalet stjärnor som finns inom Vintergatan.
Antal stjärnor:
För att vara tydlig, den faktiska antal stjärnor i Vintergatan är föremål för viss tvist. I huvudsak tvingas astronomer göra uppskattningar på grund av det faktum att vi inte kan se Vintergatan från utsidan. Och med tanke på att Vintergatan är i form av en bommad spiralskiva är det svårt för oss att se från ena sidan till den andra – tack vare ljusinterferens från dess många stjärnor.
Som ett resultat kommer uppskattningar av hur många stjärnor det finns ner till beräkningar av vår galaxs massa och uppskattningar av hur mycket av den massan som består av stjärnor. Baserat på dessa beräkningar uppskattar forskare att Vintergatan innehåller mellan 100 och 400 miljarder stjärnor (även om vissa tror att det kan vara så många som en biljon ).
Genom att räkna ut kan vi sedan säga att Vintergatans galax har – i genomsnitt – mellan 800 miljarder och 3,2 biljoner planeter, med vissa uppskattningar som placerar den siffran så hög som 8 biljoner! Men för att avgöra hur många av dem som är beboeliga måste vi överväga antalet exoplaneter som hittills upptäckts för en provanalys.
Beboeliga exoplaneter:
Från och med den 13 oktober 2016 har astronomer bekräftat närvaron av 3 397 exoplaneter från en lista över 4 696 potentiella kandidater (som upptäcktes mellan 2009 och 2015). Några av dessa planeter har observerats direkt, i en process som kallas direkt avbildning. De allra flesta har dock detekterats indirekt med hjälp av den radiella hastigheten eller transitmetoden.
När det gäller den förra, antas existensen av planeter baserat på det gravitationsinflytande de har på sin moderstjärna. I huvudsak mäter astronomer hur mycket stjärnan rör sig fram och tillbaka för att avgöra om den har ett system av planeter och hur massiva de är. När det gäller transitmetoden upptäcks planeter när de passerar direkt framför sin stjärna, vilket får den att dämpas. Här uppskattas storlek och massa utifrån nivån på dimningen.
Under loppet av sitt uppdrag har Kepler-uppdraget observerat cirka 150 000 stjärnor, som under sitt första fyraåriga uppdrag huvudsakligen bestod av stjärnor av M-klass. Även kända som röda dvärgar, dessa lågmassa, lägre ljusstyrka stjärnor är svårare att observera än vår egen sol.
Histogram som visar antalet upptäckta exoplaneter per år. Kredit: NASA Ames/W. Stenzel, Princeton/T. Morton
Sedan dess har Kepler gått in i en ny fas, även känd som K2-uppdraget. Under denna fas, som började i november 2013, har Kepler flyttat fokus för att observera mer i vägen av K- och G-klass stjärnor – som är nästan lika ljusa och varma som vår sol.
Enligt en färsk studie från NASA Ames Research Center , fann Kepler att cirka 24 % av M-klass stjärnor kan hysa potentiellt beboeliga planeter i jordstorlek (dvs de som är mindre än 1,6 gånger jordens radie). Baserat på antalet stjärnor av M-klass i galaxen representerar det bara cirka 10 miljarder potentiellt beboeliga, jordliknande världar.
Samtidigt tyder analyser av K2-fasen på att ungefär en fjärdedel av de större stjärnorna som undersökts också kan ha en planet i storlek av jorden som kretsar i sina beboeliga zoner. Tillsammans utgör de stjärnor som observerats av Kepler cirka 70 % av de som finns i Vintergatan. Så man kan uppskatta att det bokstavligen finns tiotals miljarder potentiellt beboeliga planeter bara i vår galax.
Under de kommande åren kommer nya uppdrag att lanseras, som James Webb rymdteleskop (JWST) och Transiterande Exoplanet Survey Satellite (TESS). Dessa uppdrag kommer att kunna upptäcka mindre planeter som kretsar kring svagare stjärnor, och kanske till och med avgöra om det finns liv på någon av dem.
När dessa nya uppdrag väl kommer igång kommer vi att ha bättre uppskattningar av storleken och antalet planeter som kretsar runt en typisk stjärna, och vi kommer att kunna komma med bättre uppskattningar av bara många planeter som finns i galaxen. Men tills dess är siffrorna fortfarande uppmuntrande, eftersom de indikerar att chanserna för utomjordisk intelligens är höga!
Vi har skrivit många artiklar om galaxer för Universe Today. Här är Hur många stjärnor finns det i Vintergatan? , Hur många planeter finns det i solsystemet? , Vad är extrasolära planeter? , Planeter rikligt runt rikligt med röda dvärgstjärnor, säger studien , Livet efter Kepler: Kommande exoplanetuppdrag .
Om du vill ha mer information om galaxer, kolla in Hubblesites nyhetsmeddelanden om galaxer , och här är NASA:s vetenskapssida om galaxer .
Vi har också spelat in ett avsnitt av Astronomy Cast om galaxer – Avsnitt 97: Galaxies .
Källor: