Theo một nghiên cứu mới của các nhà thiên văn học dựa trên dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Kepler, 1 trong 4 ngôi sao giống như mặt trời nên có một hành tinh có kích thước xấp xỉ Trái đất, quay quanh khu vực có thể ở được.
Nghệ sĩ khái niệm của Kính viễn vọng Không gian Kepler dựa trên nền tảng của các hành tinh và các ngôi sao. Kepler đã phát hiện ra hơn 1.000 trong số hơn 4.000 ngoại hành tinh được biết đến. Giờ đây, dựa trên dữ liệu của Kepler, các nhà khoa học ước tính rằng 1 trong 4 ngôi sao giống như mặt trời có ít nhất 1 hành tinh có cùng kích thước với Trái đất. Hình ảnh thông qua NASA / Trung tâm nghiên cứu Ames / W. Stenzel / D. Rutter / Tin tức nhà nước Penn.
Có bao nhiêu hành tinh có kích thước Trái đất - quay quanh khu vực có thể ở ngôi sao của họ, nơi có thể tồn tại nước lỏng - nằm ngoài thiên hà Milky Way của chúng ta? Các nhà khoa học đã phát hiện ra các ngoại hành tinh trong hàng ngàn năm gần đây, và bây giờ họ có một ý tưởng tốt hơn về câu trả lời cho câu hỏi đó là gì. Theo một nghiên cứu mới từ Đại học bang Pennsylvania dựa trên dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Kepler, hóa ra một trong bốn ngôi sao giống như mặt trời nên có ít nhất một hành tinh có kích thước tương tự Trái đất và quay quanh khu vực có thể ở được của ngôi sao.
Bài báo đánh giá ngang hàng mới mô tả kết quả đã được xuất bản trong Tạp chí thiên văn vào ngày 14 tháng 8 năm 2019.
Rõ ràng, đây là một nghiên cứu thú vị! Nó có ý nghĩa trực tiếp cho khả năng sống trên thế giới khác. Có khoảng 200 tỷ ngôi sao hoàn toàn trong thiên hà của chúng ta và khoảng 10 phần trăm trong số đó là những ngôi sao giống như mặt trời. Đó là 20 tỷ ngôi sao giống như mặt trời, và nếu một phần tư trong số họ có ít nhất một trong số các hành tinh có kích thước Trái đất này, thì Lôi đó 5 tỷ trong thiên hà của chúng ta một mình!
Nghệ sĩ khái niệm về Kepler-186f, một hành tinh ngoại cỡ Trái đất quay quanh một ngôi sao lùn đỏ cách Trái đất 582 năm ánh sáng. Có thể có hàng tỷ thế giới như vậy trong thiên hà của chúng ta. Hình ảnh qua NASA Ames / Viện SETI / Tạp chí JPLTHER Caltech / Astrobiology.
Cụ thể hơn, các nhà nghiên cứu ước tính rằng các hành tinh có kích thước gần giống Trái đất, từ 3/4 đến 1 1/2 lần đường kính Trái đất và với chu kỳ quỹ đạo dao động từ 237 đến 500 ngày, xảy ra khoảng một trong bốn ngôi sao giống như mặt trời. Để giải thích cho những điều không chắc chắn, họ khuyến nghị rằng các sứ mệnh tìm kiếm hành tinh trong tương lai sẽ lên kế hoạch cho tỷ lệ xuất hiện từ thấp đến khoảng một hành tinh cho mỗi 33 sao, cao tới gần một hành tinh cho mỗi hai sao. Theo Eric B. Ford, giáo sư thiên văn học và vật lý thiên văn tại bang Pennsylvania:
Biết mức độ thường xuyên chúng ta mong đợi để tìm thấy các hành tinh có kích thước và quỹ đạo nhất định là vô cùng hữu ích để tối ưu hóa các cuộc khảo sát cho các ngoại hành tinh và thiết kế các sứ mệnh không gian sắp tới để tối đa hóa cơ hội thành công của chúng. Penn State là một nhà lãnh đạo trong việc đưa các phương pháp tính toán và thống kê tiên tiến vào việc phân tích các quan sát thiên văn để giải quyết các loại câu hỏi này. Viện Khoa học điện tử (ICS) và Trung tâm điều trị tĩnh điện (CASt) của chúng tôi cung cấp cơ sở hạ tầng và hỗ trợ để thực hiện các loại dự án này.
Hầu hết các hành tinh có kích thước Trái đất thực sự được tìm thấy cho đến nay đã được phát hiện bởi Kính viễn vọng Không gian Kepler. Nhưng chúng có thể khó tìm, như Ford giải thích:
Kepler đã phát hiện ra các hành tinh với nhiều kích cỡ, thành phần và quỹ đạo khác nhau. Chúng tôi muốn sử dụng những khám phá đó để cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành hành tinh và lên kế hoạch cho các nhiệm vụ trong tương lai để tìm kiếm các hành tinh có thể ở được. Tuy nhiên, chỉ đơn giản là đếm các ngoại hành tinh có kích thước hoặc khoảng cách quỹ đạo nhất định là sai lệch, vì nó khó tìm thấy các hành tinh nhỏ ở xa ngôi sao của chúng hơn là tìm các hành tinh lớn gần ngôi sao của chúng.
Hệ thống hành tinh TRAPPIST-1 (khái niệm nghệ sĩ), cách xa 39,6 năm ánh sáng, có ít nhất 7 hành tinh đá có kích thước Trái đất, trong đó có 3 hành tinh có thể ở được. Bất cứ ai trong số họ có thể có cuộc sống? Hình ảnh thông qua NASA / JPL-Caltech.
Vậy làm thế nào mà các nhà nghiên cứu sử dụng dữ liệu Kepler để xác định có bao nhiêu hành tinh có khả năng có thể ở được Trái đất?
Họ đã thiết kế một phương pháp mới để suy ra tỷ lệ xuất hiện của các hành tinh trên một loạt các kích cỡ và khoảng cách quỹ đạo, không chỉ các hành tinh là trọng tâm chính của nghiên cứu. Mô hình mới mô phỏng vũ trụ của các ngôi sao và hành tinh, sau đó, người ta quan sát thấy các vũ trụ mô phỏng này để xác định có bao nhiêu hành tinh đã được Kepler phát hiện trong mỗi vũ trụ của người hâm mộ. Đây là Danley Hsu, một sinh viên tốt nghiệp tại bang Pennsylvania, hơn nữa giải thích:
Chúng tôi đã sử dụng danh mục cuối cùng của các hành tinh được xác định bởi Kepler và cải thiện các thuộc tính sao từ tàu vũ trụ Châu Âu Ga Gaia để xây dựng các mô phỏng của chúng tôi. Bằng cách so sánh kết quả với các hành tinh được liệt kê bởi Kepler, chúng tôi đã mô tả tỷ lệ các hành tinh trên mỗi ngôi sao và mức độ phụ thuộc vào kích thước hành tinh và khoảng cách quỹ đạo. Cách tiếp cận mới lạ của chúng tôi cho phép nhóm nghiên cứu tính đến một số hiệu ứng chưa được đưa vào các nghiên cứu trước đây.
Trong khi hầu hết các ngôi sao mà Kepler quan sát được cách mặt trời hàng ngàn năm ánh sáng, Kepler đã quan sát một mẫu sao đủ lớn để chúng ta có thể thực hiện phân tích thống kê nghiêm ngặt để ước tính tỷ lệ các hành tinh có kích thước Trái đất trong vùng có thể ở gần đó mặt trời như sao.
Có bao nhiêu thế giới khác? Có bao nhiêu nền văn minh có thể? Hình ảnh qua Manish Mamtani.
Những phát hiện của nghiên cứu này hiện có thể được sử dụng để giúp lập kế hoạch cho các kính viễn vọng không gian sắp tới, như Kính thiên văn vũ trụ James Webb (JWST), sẽ có thể nghiên cứu khí quyển của một số thế giới này và tìm kiếm dấu hiệu của dấu ấn sinh học - khí như oxy hoặc metan - có thể chỉ ra sự sống. Theo Ford:
Các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến việc tìm kiếm các dấu ấn sinh học - các phân tử biểu thị sự sống - trong bầu khí quyển của các hành tinh có kích thước gần bằng Trái đất quay quanh quỹ đạo của các ngôi sao giống như mặt trời. Vùng có thể ở là một khoảng cách quỹ đạo mà tại đó các hành tinh có thể hỗ trợ nước lỏng trên bề mặt của chúng. Tìm kiếm bằng chứng về sự sống trên các hành tinh có kích thước Trái đất trong khu vực có thể ở được của các ngôi sao giống như mặt trời sẽ đòi hỏi một sứ mệnh không gian mới lớn.
Cách đây không lâu, chúng tôi đã không biết liệu có ngôi sao nào khác có các hành tinh quay quanh chúng không. Bây giờ chúng tôi đã học được rằng hầu hết chúng đều làm như vậy, và khi nói đến những ngôi sao tương tự như mặt trời của chúng ta, ít nhất một phần tư trong số chúng có những thế giới có thể giống với thế giới của chúng ta
Điểm mấu chốt: Một nghiên cứu mới sử dụng dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Kepler cho thấy có thể có một số lượng lớn các thế giới có kích thước Trái đất trong thiên hà của chúng ta quay quanh khu vực có thể ở sao Star của chúng. Dải ngân hà của chúng ta, Dải Ngân hà, có khoảng 200 tỷ ngôi sao và khoảng 20 tỷ ngôi sao giống như mặt trời. Nếu một trong bốn ngôi sao giống như mặt trời có ít nhất một hành tinh có kích thước Trái đất, thì chỉ có 5 tỷ thế giới như vậy trong thiên hà của chúng ta!