Un nuevo estudio proporciona la estimación más precisa de la frecuencia con la que los planetas que son similares en tamaño a la Tierra y en la distancia de su estrella anfitriona ocurren alrededor de estrellas similares a nuestro Sol. Conocer la tasa de ocurrencia de estos planetas potencialmente habitables será importante paradiseñando futuras misiones astronómicas para caracterizar los planetas rocosos cercanos alrededor de estrellas similares al sol que podrían soportar la vida. Un artículo que describe el modelo aparece el 14 de agosto de 2019 en El diario astronómico .
El telescopio espacial Kepler de la NASA ha descubierto miles de planetas. Kepler, que fue lanzado en 2009 y retirado por la NASA en 2018 cuando agotó su suministro de combustible, observó cientos de miles de estrellas e identificó planetas fuera de nuestro sistema solar.exoplanetas: al documentar los eventos de tránsito Los eventos de tránsito se producen cuando la órbita de un planeta pasa entre su estrella y el telescopio, bloqueando parte de la luz de la estrella para que parezca atenuarse.sobre las propiedades de la estrella, los astrónomos caracterizan el tamaño del planeta y la distancia entre el planeta y su estrella anfitriona.
"Kepler descubrió planetas con una amplia variedad de tamaños, composiciones y órbitas", dijo Eric B. Ford, profesor de astronomía y astrofísica en Penn State y uno de los líderes del equipo de investigación. "Queremos utilizar esos descubrimientos paramejorar nuestra comprensión de la formación de planetas y planificar futuras misiones para buscar planetas que puedan ser habitables. Sin embargo, simplemente contar exoplanetas de un tamaño o distancia orbital dada es engañoso, ya que es mucho más difícil encontrar planetas pequeños lejos de su estrella que encontrarlos.grandes planetas cerca de su estrella "
Para superar ese obstáculo, los investigadores diseñaron un nuevo método para inferir la tasa de ocurrencia de planetas en una amplia gama de tamaños y distancias orbitales. El nuevo modelo simula 'universos' de estrellas y planetas y luego 'observa' estos universos simulados paradeterminar cuántos planetas habría sido descubierto por Kepler en cada 'universo'
"Utilizamos el catálogo final de planetas identificados por Kepler y mejoramos las propiedades estelares de la nave espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea para construir nuestras simulaciones", dijo Danley Hsu, un estudiante graduado en Penn State y el primer autor del artículo ".Al comparar los resultados con los planetas catalogados por Kepler, caracterizamos la tasa de planetas por estrella y cómo eso depende del tamaño del planeta y la distancia orbital. Nuestro enfoque novedoso permitió al equipo tener en cuenta varios efectos que no se han incluido en estudios anteriores ".
Los resultados de este estudio son particularmente relevantes para planificar futuras misiones espaciales para caracterizar planetas potencialmente similares a la Tierra. Si bien la misión Kepler descubrió miles de planetas pequeños, la mayoría están tan lejos que es difícil para los astrónomos aprender detalles sobre su composicióny atmósferas.
"Los científicos están particularmente interesados en buscar biomarcadores - moléculas indicativas de vida - en las atmósferas de planetas aproximadamente del tamaño de la Tierra que orbitan en la 'zona habitable' de estrellas similares al Sol", dijo Ford.zona es un rango de distancias orbitales en las cuales los planetas podrían soportar agua líquida en sus superficies. Buscar evidencia de vida en planetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable de estrellas similares al sol requerirá una nueva misión espacial grande ".
Cuán grande debe ser esa misión dependerá de la abundancia de planetas del tamaño de la Tierra. La NASA y las Academias Nacionales de Ciencia actualmente están explorando conceptos de misión que difieren sustancialmente en tamaño y sus capacidades. Si los planetas del tamaño de la Tierra son raros, entonceslos planetas más cercanos a la Tierra están más lejos y se requerirá una misión grande y ambiciosa para buscar evidencia de vida en planetas potencialmente similares a la Tierra. Por otro lado, si los planetas del tamaño de la Tierra son comunes, entonces habrá Tierra-exoplanetas de tamaño que orbitan estrellas cercanas al sol y un observatorio relativamente pequeño puede estudiar sus atmósferas.
"Si bien la mayoría de las estrellas que observó Kepler están típicamente a miles de años luz de distancia del Sol, Kepler observó una muestra de estrellas lo suficientemente grande como para que podamos realizar un análisis estadístico riguroso para estimar la velocidad de los planetas del tamaño de la Tierra en elzona habitable de estrellas cercanas similares al sol ", dijo Hsu.
Con base en sus simulaciones, los investigadores estiman que los planetas muy cerca de la Tierra en tamaño, de tres cuartos a una vez y media el tamaño de la Tierra, con períodos orbitales que varían de 237 a 500 días, ocurren aproximadamenteuna de cada cuatro estrellas. Es importante destacar que su modelo cuantifica la incertidumbre en esa estimación. Recomiendan que las futuras misiones de búsqueda de planetas planeen una tasa real que oscile entre un planeta por cada 33 estrellas y casi un planeta por cadados estrellas
"Saber con qué frecuencia deberíamos esperar encontrar planetas de un determinado tamaño y período orbital es extremadamente útil para optimizar los estudios de exoplanetas y el diseño de las próximas misiones espaciales para maximizar sus posibilidades de éxito", dijo Ford. "Penn State es unlíder en la elaboración de métodos estadísticos y computacionales de vanguardia para el análisis de observaciones astronómicas para abordar este tipo de preguntas.Nuestro Instituto de Ciberciencia ICS y el Centro de Astrostatistics CASt proporcionan infraestructura y soporte que hacen este tipo deproyectos posibles "
El Centro de Exoplanetas y Mundos Habitables en Penn State incluye profesores y estudiantes que participan en el espectro completo de la investigación de planetas extrasolares. Un equipo de Penn State construyó el Buscador de Planetas de la Zona Habitable, un instrumento para buscar planetas de baja masa alrededor de lugares fríosestrellas, que recientemente comenzaron operaciones científicas en el Telescopio Hobby-Eberly, del cual Penn State es socio fundador. Se está probando un segundo espectrógrafo construido por Penn State antes de comenzar una encuesta complementaria para descubrir y medir las masas de baja masaplanetas alrededor de estrellas similares al Sol. Este estudio hace predicciones de lo que tales encuestas de planetas encontrarán y ayudará a proporcionar un contexto para interpretar sus resultados.
Además de Ford y Hsu, el equipo de investigación incluye a Darin Ragozzine y Keir Ashby en la Universidad Brigham Young. La investigación fue apoyada por la NASA, la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. NSF y el Eberly College of Science, el Departamento de Astronomíay Astrophysics, el Centro de Exoplanetas y Mundos Habitables, y el Centro de Astrostatistics en Penn State. Penn State Institute for CyberScience, incluido el grupo CyberLAMP financiado por NSF, proporcionó recursos y servicios informáticos avanzados.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por Sam Sholtis. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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