In de afgelopen 18 jaar hebben astronomen 1038 planeten ontdekt die in een baan om verre sterren draaien. Teleurstellend is echter dat de overgrote meerderheid geen kandidaten zijn om het leven te ondersteunen zoals we het kennen - ze zijn ofwel zo dicht bij hun thuisster dat al het water waarschijnlijk zou verdampen, of zo ver weg dat alles zou bevriezen, of ze bestaan uit gas in plaats van steen en lijken meer op de gasreuzen van ons zonnestelsel dan op de aarde.
gerelateerde inhoud
- Nieuwe Super-Earths Verdubbel het aantal levensvriendelijke werelden
- Hoe vinden astronomen daadwerkelijk exoplaneten?
Of dat dachten we. Vandaag publiceerde een groep wetenschappers van UC Berkeley en de Universiteit van Hawaï een berekening die suggereert dat we bewijs van een enorm aantal exoplaneten op aarde ter grootte in de bewoonbare zone van hun sterren hebben over het hoofd gezien, simpelweg omdat deze planeten moeilijker te detecteren zijn met huidige methoden. Ze geloven dat gemiddeld 22% van de zonachtige sterren (d.w.z. sterren met een grootte en temperatuur vergelijkbaar met de zon) een planeet herbergen die ongeveer ter grootte van de aarde is in hun bewoonbare zones.
"Met ongeveer 100 miljard sterren in onze Melkweg, zijn dat ongeveer 20 miljard dergelijke planeten, " zei Andrew Howard, een van de co-auteurs van de studie, in een persconferentie over de bevindingen. "Dat zijn een paar planeten ter grootte van de aarde voor elke mens op aarde."
Het team, geleid door Erik Petigura, kwam tot deze conclusies door een onconventionele benadering van het vinden van een planeet te volgen. In plaats van te tellen hoeveel exoplaneten we hebben gevonden, probeerden ze te bepalen hoeveel planeten we niet kunnen zien.
Exoplaneten worden gedetecteerd als gevolg van ritmisch dimmen in de helderheid van een ster, wat aangeeft dat er een planeet in een baan rond de ster is en passeert tussen de ster en ons uitkijkpunt. Vanwege deze methode zijn grote planeten die dicht bij hun sterren cirkelen het gemakkelijkst te vinden - ze blokkeren meer licht, vaker - en domineren dus onevenredig de lijst met bekende exoplaneten.
Om het aantal exoplaneten te schatten dat deze techniek mist, schreef het Berkeley-team een softwareprogramma dat gegevens analyseerde van de Kepler-missie, een op NASA telescoop jagende exoplanet-jacht die in 2009 in een baan om de aarde werd gelanceerd. In eerste instantie voerden ze dezelfde nauwkeurigheid om het programma te bevestigen gegevens van 42.557 Zonachtige sterren die al door andere astronomen waren onderzocht, en het ontdekte inderdaad 603 kandidaat-planeten, die allemaal al waren gevonden.
Toen het de gegevens verder ontleedde om aardachtige planeten te vinden - met behulp van de tijdsduur tussen dimmen om aan te geven hoe ver de planeet rond de ster draait, en de mate van dimmen om ons aan te geven hoeveel van de ster wordt geblokkeerd door de planeet, en dus de grootte van de exoplaneet - het vond 10 potentiële exoplaneten die tussen een en twee keer de grootte van de aarde en baan in wat waarschijnlijk de bewoonbare zone van de ster is. Ook dit stemde overeen met eerdere bevindingen, waaruit blijkt dat het programma planeten nauwkeurig kon detecteren.
Maar wat de onderzoekers echt wilden doen, was de algemene prevalentie van aardachtige exoplaneten bepalen. Om dit aantal te berekenen, moesten ze eerst bepalen hoeveel niet werden gedetecteerd in de enquête. "Een manier om erover te denken is dat we een telling van bewoonbare exoplaneten doen, maar niet iedereen doet de deur open, " legde Petigura uit.
Een artist's impression van de planeet Kepler-78b, eerder deze week ontdekt, en zijn gastheerster. Kunst door Karen Teramura / UHIfA
Er zijn een paar redenen waarom een planeet mogelijk niet wordt gedetecteerd. Als zijn baan het niet naar een locatie brengt die het lichtpad tussen zijn ster en onze telescopen zou blokkeren, zouden we het niet kunnen zien. Als alternatief zou het met succes sterrenlicht kunnen blokkeren, maar het evenement kan verloren gaan te midden van natuurlijke variatie in de helderheid van de ster zoals we die op aarde waarnemen.
Beide mogelijkheden maken het onevenredig moeilijk om aardachtige exoplaneten te vinden. "Planeten zijn gemakkelijker te detecteren als ze groter zijn en dichter bij hun gaststerren, " zei Howard. "Het is dus geen toeval dat hete Jupiters de eerste planeten waren die werden ontdekt." Eenvoudigweg op grond van de fysica, zijn kleinere planeten ter grootte van de aarde die een beetje verder in een baan rondlopen minder waarschijnlijk om direct voor hun sterren te passeren, van onze perspectief.
Om erachter te komen hoeveel aardachtige planeten we als gevolg waarschijnlijk missen, hebben de wetenschappers de Kepler-gegevens gewijzigd door 40.000 meer exoplaneten vergelijkbaar met de aarde te introduceren - ruwweg één per ster - en vervolgens de resulterende gegevens terug te voeren in de planeetdetectiesoftware. Deze keer vond het slechts ongeveer een procent van de geïntroduceerde aardachtige planeten, omdat de overgrote meerderheid geen detecteerbaar dimmen van hun ster veroorzaakte.
Dit betekent dat met de huidige detectiemethoden 99 van de 100 aardse mensen niet naar de deur komen wanneer ze onze interstellaire volkstelling beantwoorden. Rekening houdend met dit niveau van imperfectie, berekenden de onderzoekers dat veel meer zon-achtige sterren de thuisbasis zijn van een potentieel bewoonbare, aardse exoplaneet dan we eerder dachten.
Het is belangrijk op te merken dat dit een theoretische berekening is: de wetenschappers hebben niet echt dit soort planeten ontdekt die rond 22% van de sterren cirkelen. Maar als de onderliggende veronderstellingen juist zijn, geeft dit hoop voor de mogelijkheid dat we in de toekomst meer potentieel bewoonbare planeten zullen vinden. In feite berekenden de onderzoekers dat als de prevalentie van dit soort planeten uniform is in de melkweg, de kans groot is dat men verleidelijk dichtbij kan worden gevonden - ongeveer 12 lichtjaar verwijderd van de aarde.
Het is nog onbekend of deze planeten misschien de andere ingrediënten bevatten waarvan wij denken dat ze waarschijnlijk noodzakelijk zijn voor het leven: een beschermende atmosfeer, de aanwezigheid van water en een rotsachtig oppervlak. Maar de onderzoekers zeggen dat een andere recente bevinding hen hoopvol maakt dat sommigen van hen potentieel hebben. Eerder deze week vonden wetenschappers een rotsachtige exoplanet ter grootte van de aarde op ongeveer 700 lichtjaar afstand. Hoewel die planeet zeker te heet is om leven te herbergen, heeft het een dichtheid die vergelijkbaar is met die van de aarde - wat suggereert dat ten minste enkele van de planeten ter grootte van de aarde die we tot nu toe niet hebben gedetecteerd, een geologische samenstelling hebben die vergelijkbaar is met die van onze eigen planeet.
