A missão Kepler da NASA não conseguiu detectar 300 milhões de planetas rochosos temperados. Observou um campo estreito de estrelas, encontrou a pequena fração de planetas cujas órbitas cruzavam as suas estrelas do nosso ponto de vista e deu aos astrónomos informação suficiente para estimar as populações que permanecem invisíveis.
A análise estatística mais completa da missão concluiu que estrelas muito semelhantes ao Sol na Via Láctea podem ter pelo menos 300 milhões de planetas aproximadamente do tamanho da Terra nas suas zonas habitáveis. O número está no limite inferior do intervalo permitido pelo estudo. A sua hipótese central sugere que tais mundos podem ser muito mais comuns.
Esta é uma pesquisa, não um consenso fixo.
Também calculou possíveis configurações para água líquida na superfície, sem habitats gêmeos na Terra. Kepler pode medir o tamanho e a órbita de um planeta. A maior parte deste mundo não sabia dizer se tinha oceanos, atmosfera, continentes ou vida.
Como o Kepler transformou uma pequena parte do céu em uma projeção galáctica
Kepler observou estrelas com repetidas quedas de brilho devido ao trânsito de planetas. A geometria é limitada. Um análogo da Terra visto de uma direção aleatória tem menos de um por cento de chance de passar diretamente sobre sua estrela e completa apenas uma órbita por ano. Uma missão precisaria observar durante vários anos para registrar trânsitos suficientes e separá-los da variabilidade estelar e do ruído instrumental.
Portanto, o telescópio viu apenas uma amostra tendenciosa. Planetas maiores em órbitas menores eram mais fáceis de encontrar. Planetas menores com órbitas durante todo o ano foram os mais difíceis. O catálogo final do Kepler, conhecido como Data Release 25, mede essas tendências injetando sinais de trânsito sintéticos no pipeline de processamento e medindo quais deles são recuperados. Também estimou a confiabilidade dos candidatos, em que um trânsito aparente era um alarme falso. Os métodos de catálogo são descritos por Susan Thompson e colegas 2018 Série de suplementos de revistas astrofísicas papel.
Steve Bryson da NASA Ames e uma equipe internacional combinaram então esse catálogo final com medições estelares avançadas da missão Gaia da Agência Espacial Europeia. deles análise em O Jornal Astronômico A frequência com que ocorrem planetas menores é modelada em função do raio do planeta, da energia recebida da estrela hospedeira e da temperatura da estrela. As correções para a integridade da detecção e a confiabilidade do catálogo permitem que a equipe estime os planetas que o Kepler não percebeu.
Esta foi uma contagem da população, não uma lista de destinos conhecidos.
De onde vem o número de 300 milhões?
A equipe definiu sua faixa de tamanho semelhante à da Terra como 0,5 a 1,5 raios terrestres. Ele considera estrelas da sequência principal com temperaturas efetivas variando de 4.800 a 6.300 Kelvin, cobrindo anãs K frias, estrelas semelhantes ao Sol e estrelas do tipo F um pouco mais quentes. Portanto, “semelhante ao Sol” é uma abreviação útil para um amplo grupo estelar, não uma coleção de gêmeos solares exatos.
Para planetas em zonas habitáveis definidas de forma conservadora, os modelos de base do estudo produziram uma taxa média de ocorrência de cerca de 0,37 a 0,60 planetas por estrela, com amplos intervalos de incerteza. da NASA Cálculo do resultado de outubro de 2020 Resuma a expectativa central de que cerca de metade das estrelas semelhantes ao Sol hospedam um planeta.
A NASA então deliberadamente foi para o limite inferior. Utilizou uma taxa de ocorrência mínima de 7%, um limite estatístico inferior conservador e uma estimativa de cerca de quatro mil milhões de estrelas semelhantes ao Sol na Via Láctea. Sete por cento de quatro mil milhões são 280 milhões, o que a agência estima num mundo potencialmente habitável de pelo menos 300 milhões.
A palavra “pelo menos” aqui tem um significado estatístico. Este não é um cálculo direto produzido pelo levantamento de toda a galáxia. Este é o limite inferior de uma estimativa feita sob a definição do artigo, a estimativa da população estelar e o modelo de completude. Mude essas suposições e os limites poderão mudar. Em vez disso, utilize a taxa central do estudo e a contagem subjacente salta para os milhares de milhões.
Zona habitável não significa planeta habitável
Uma zona habitável circunstelar é a faixa de luz estelar onde um planeta rochoso com uma atmosfera adequada pode sustentar água líquida em sua superfície. O seu limite depende da temperatura da estrela hospedeira porque estrelas quentes e frias emitem diferentes misturas de comprimentos de onda. A equipe de Bryson usou a faixa climática desenvolvida por Ravi Koparapu e colegas, que inclui uma faixa conservadora entre a borda interna de uma estufa úmida e a borda externa de uma estufa máxima. Esses limites são um 2013 Jornal Astrofísico Estudar e refinamentos posteriores.
A definição pressupõe muito mais do que as observações de Kepler. Um planeta pode estar naquela região e não ter atmosfera. Outro pode ter uma densa atmosfera de efeito estufa, pouca água, química de superfície desfavorável ou radiação prejudicial de sua estrela. Vénus e Marte são advertências locais contra o tratamento da posição orbital como uma determinação das condições no terreno.
O tamanho também é um guia imperfeito para a composição. Planetas menores que cerca de 1,5 raios terrestres têm maior probabilidade de serem rochosos do que mundos maiores, razão pela qual o estudo parou nesse limite. No entanto, o raio por si só não fornece massa ou densidade aparente. Leslie Rogers Análise de 2015 da migração rochosa para aérea 1.6 suporta um limite estatístico em torno do raio da Terra, não garantido para todos os planetas abaixo dele.
A contagem é consequentemente mais estreita do que “300 milhões de outras Terras” e mais ampla do que “300 milhões de planetas rochosos conhecidos”. Ele assume mundos que atendem a duas condições de primeira passagem: um tamanho potencialmente rochoso e uma órbita potencialmente recebendo luz estelar temperada.
Por que a incerteza continua grande
Os dados finais do Kepler foram os melhores disponíveis para este cálculo, mas a missão detectou muito poucos planetas pequenos em órbitas de zona habitável de longo período em torno de estrelas semelhantes ao Sol. O artigo de Bryson identifica aquela pequena amostra observada, combinada com uma completude de catálogo muito baixa na região relevante, como a principal fonte de sua grande incerteza.
As correções estatísticas podem recuperar uma população de detecções perdidas, mas não podem reproduzir a precisão de uma amostra grande. Diferentes grupos usaram diferentes limites de raio, alcances orbitais, amostras estelares e tratamentos de falsos positivos, produzindo estimativas de eventos que nem sempre concordam. A conclusão geral de que os planetas menores são comuns é mais forte do que qualquer valor único para as frequências analógicas da Terra.
Mesmo assim, o estudo fez uma previsão local útil. Na sua taxa estimada, o planeta rochoso da zona habitável mais próximo em torno de uma anã G ou K deveria estar a cerca de 20 anos-luz de distância, em média, cerca de seis parsecs de distância. Estimou quatro planetas em dez parsecs ou 33 anos-luz. Estas são expectativas populacionais, não quatro planetas identificados à espera em coordenadas conhecidas.
O censo muda a investigação, não a resposta
A contribuição do Kepler foi substituir um modelo de sistema planetário por uma distribuição medida. O número de 300 milhões sugere que o padrão astronômico básico representado pela Terra pode se repetir com frequência suficiente para que existam exemplos próximos. Não diz nada diretamente sobre quantas vezes a vida começa ou dura.
A resposta a esta pergunta requer o estudo de mundos individuais. Os astrônomos precisam de medições capazes de distinguir massa, espectros atmosféricos, histórias de radiação estelar e, finalmente, possível química biológica de processos não biológicos. Um censo informa aos projetistas da missão quantos alvos eles podem esperar e qual deve ser o tamanho da pesquisa. Não consigo decidir qual desses alvos é.
Os cálculos conservadores do Kepler deixam a Terra como o único planeta vivo conhecido. Isto também deixa claro que a sua ampla gama de formas, órbitas e tipos de estrelas não deve ser mapeada apenas uma vez.
