Aktuelle data antyder, at der er cirka en jordstørrelse planet i den beboelige zone for hver rød dværgstjerne. Denne undersøgelse fordobler omtrent dette estimat.
En ny undersøgelse, der beregner påvirkningen af skyopførsel på klima, fordobler antallet af potentielt beboelige planeter, der kredser rundt om røde dværge, den mest almindelige type stjerner i universet. Denne konstatering betyder, at alene i Mælkevejsgalaksen kan 60 milliarder planeter kredsede røde dværgstjerner i den beboelige zone.
Forskere ved University of Chicago og Northwestern University baserede deres undersøgelse, der vises i Astrophysical Journal Letters, på grundige computersimuleringer af skyopførsel på fremmede planeter. Denne skyadfærd udvidede den estimerede beboelige zone af røde dværge dramatisk, som er meget mindre og svagere end stjerner som solen.
Aktuelle data fra NASAs Kepler Mission, et rumobservatorium, der søger efter jordlignende planeter, der kredser om andre stjerner, antyder, at der er cirka en jordstørrelse planet i den beboelige zone i hver rød dværg. Undersøgelsen UChicago-nordvest fordobler omtrent dette skøn. Det foreslår også nye måder for astronomer til at teste, om planeter, der kredser rundt om røde dværge, har skydække.
Klimaforskere arbejder på at fordybe skyenes rolle i klimaforandringer. I mellemtiden brugte astronomer skymodellerne til at forstå, hvilke fremmede planeter der kan være hjem til livet. Foto af Norman Kuring / NASA GSFC
”De fleste af planeterne i Mælkevejen kredser om røde dværge,” sagde Nicolas Cowan, en postdoktor ved Northwesterns Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics. "En termostat, der gør sådanne planeter mere klement, betyder, at vi ikke behøver at kigge så langt for at finde en beboelig planet."
Cowan slutter sig til UChicago's Dorian Abbot og Jun Yang som medforfattere til undersøgelsen. De lærde giver astronomer også et middel til at verificere deres konklusioner med James Webb-rumteleskopet, der er planlagt til lancering i 2018.
Den beboelige zone henviser til rummet omkring en stjerne, hvor kredsende planeter kan holde flydende vand på deres overflade. Formlen til beregning af denne zone har været stort set den samme i årtier. Men denne tilgang forsømmer i vid udstrækning skyer, der udøver en stor klimapåvirkning.
"Skyer forårsager opvarmning, og de forårsager afkøling på Jorden," sagde Abbot, en lektor i geofysiske videnskaber. ”De reflekterer sollys for at afkøle tingene, og de absorberer infrarød stråling fra overfladen for at få en drivhuseffekt. Det er en del af det, der holder planeten varm nok til at opretholde livet. ”
En planet, der kredser om en stjerne som solen, ville skulle gennemføre en bane ca. en gang om året for at være langt nok væk til at opretholde vand på dens overflade. ”Hvis du går i kredsløb omkring en lavmasse- eller dværgstjerne, er du nødt til at bane rundt en gang om måneden, en gang hver anden måned for at modtage den samme mængde sollys, som vi modtager fra solen,” sagde Cowan.
Tæt kredsende planeter
Planeter i en så tæt bane ville efterhånden blive tidligt låst med deres sol. De vil altid holde den samme side mod solen, som månen gør mod Jorden. Beregninger af UChicago-Northwestern-teamet indikerer, at den stjerne-vendende side af planeten ville opleve en kraftig konvektion og stærkt reflekterende skyer på et tidspunkt, som astronomer kalder den sub-stjernede region. På den placering sidder solen altid direkte over hovedet ved høj middag.
Holdets tredimensionelle globale beregninger bestemte for første gang virkningen af vandskyer på den indre kant af den beboelige zone. Simuleringerne ligner de globale klimasimuleringer, som forskere bruger til at forudsige Jordens klima. Disse krævede flere måneders behandling, kørte for det meste på en klynge af 216 netværkscomputere på UChicago. Tidligere forsøg på at simulere den indre kant af eksoplanet beboelige zoner var en-dimensionel. De forsømte for det meste skyer og fokuserede i stedet på at kortlægge, hvordan temperaturen falder med højden.
"Der er ingen måde, du kan gøre skyer ordentligt på i en dimension," sagde Cowan. "Men i en tredimensionel model simulerer du faktisk den måde, hvorpå luften bevæger sig, og den måde fugt bevæger sig gennem hele atmosfæren på planeten."
Denne illustration viser simuleret skydækning (hvid) på en tidligt låst planet (blå), der ville kredse rundt om en rød dværgstjerne. Planetforskere ved UChicago og Northwestern anvender globale klimasimuleringer til astronomiske problemer. Illustration af Jun Yang
Disse nye simuleringer viser, at hvis der er noget overfladevand på planeten, resulterer vandskyer. Simuleringerne viser endvidere, at skyens opførsel har en betydelig afkølende effekt på den indre del af den beboelige zone, hvilket gør det muligt for planeter at opretholde vand på deres overflader meget tættere på deres sol.
Astronomer, der observerer med James Webb-teleskopet, vil være i stand til at teste gyldigheden af disse fund ved at måle planetens temperatur på forskellige punkter i sin bane. Hvis en tidligt aflåst exoplanet mangler betydelig skydækning, vil astronomer måle de højeste temperaturer, når eksoplanets dagside vender mod teleskopet, som opstår, når planeten er på ydersiden af sin stjerne. Når planeten først kommer tilbage for at vise sin mørke side til teleskopet, ville temperaturerne nå deres laveste punkt.
Men hvis stærkt reflekterende skyer dominerer exoplanets dage, vil de blokere en masse infrarød stråling fra overfladen, sagde Yang, en postdoktor i geofysiske videnskaber. I den situation "ville du måle de koldeste temperaturer, når planeten er på den modsatte side, og du vil måle de varmeste temperaturer, når du ser på nattsiden, fordi der faktisk ser du på overfladen snarere end disse høje skyer, ”Sagde Yang.
Jordobserverende satellitter har dokumenteret denne effekt. ”Hvis du ser på Brasilien eller Indonesien med et infrarødt teleskop fra rummet, kan det se koldt ud, og det er fordi du ser skydækket,” sagde Cowan. "Skydækket er i høj højde, og det er ekstremt koldt derop."
Hvis James Webb-teleskopet registrerer dette signal fra en exoplanet, bemærkede Abbot, "det er næsten helt sikkert fra skyer, og det er en bekræftelse af, at du har vand i overfladevand."
via University of Chicago