Ein neues Missionskonzept, bei dem eine Flotte von Teleskopen in den bewohnbaren Zonen ihrer Sterne in der Lage sein würde, uns zu sagen, wie häufig das Leben im Universum ist – auch wenn die Mission überhaupt kein Leben findet.
“Eine einfache positive Erkennung würde alles verändern”, sagte der Astronom Daniel Angerhausen von Eth Zürich in einer Erklärung in der Schweiz. “Aber selbst wenn wir das Leben nicht erkennen, werden wir quantifizieren, wie selten oder übliche Planeten mit nachweisbaren Biosignaturen wirklich sein könnten.”
Das Leben, das große Interferometer für Exoplaneten, ist ein Vorschlag für eine ehrgeizige neue Mission, um aufzudecken, wie viele erdähnliche Planeten dort von irgendeiner Lebensform bewohnt werden. Hier ist der Plan.
Unter der Leitung von ETH -Zürich -Astronomen schlägt das Missionskonzept vor, dass vier Weltraumteleskope in der Bildung um ein zentrales “Kombinierer” -Rabrettschreien fliegen. Die Idee ist, dass die vier Weltraumteleskope zehn Zehnteile in Hundert Meter voneinander entfernt fliegen und gemeinsam als Interferometer fungieren, was bedeutet, dass sie ihre leichten Erkennungen kombinieren würden, indem sie Signale an das zentrale Kombinierer -Raumschiff füttern. Darüber hinaus werden die Teleskope eine Technik als “Nulling -Interferometrie” verwenden, wobei das Licht des Sterns “aus der Phase” kombiniert wird, um den Blick eines Sterns so zu blockieren, dass das Leben umkreislaufende Exoplaneten erfassen kann, die umlaufende Exoplaneten erkennen können. Dies würde es ermöglichen, das als “zerstörerische Einmisch” bezeichnet zu werden, um dieses Licht abzusagen und nur das Licht hinter sich zu lassen, das durch umlaufende Planeten abgegeben wird.
Das Leben wird nicht in der Lage sein, Exoplaneten direkt vorzustellen, aber durch Beobachtung im mittleren Infrarot kann es ihr Licht spektroskopisch messen und zeigen, welche Moleküle in ihren Atmosphären vorhanden sind (wenn sie eine haben).
Das Leben wird in der bewohnbaren Zone ihrer Sterne auf Dutzende von Planeten in der Größe von erdgrößen Größe abzielen, in der Hoffnung, Bisignaturen zu finden, bei denen es sich um atmosphärische Gase handelt, die durch das Leben produziert oder im Gleichgewicht gehalten werden. Sauerstoff und Wasserdampf sind die offensichtlichsten solchen Bisignaturen, aber andere umfassen Ozon, Methan, Lachgas, Dimethylsulfid und Phosphin, um nur einige zu nennen.
Derzeit ist das Leben jedoch nur ein Konzept. Es wurde noch nicht von einer Weltraumagentur übernommen.
Trotzdem wollten Angerhausen und Kollegen von ETH Zürich herausfinden, wie viel das Leben uns sagen könnte, auch wenn es keine Biosignaturen fand. Was würde ein negatives oder nulles Ergebnis über die Häufigkeit bewohnter Planeten in der Galaxie implizieren? Dafür wandten sie sich der Statistik zu.
Bevor wir weiter gehen, müssen wir uns auch in die Welt der Statistiken befassen, um ihre Schlussfolgerungen zu verstehen.
Das Team setzte ein statistisches Bayes’sche Modell ein, um die geringste Anzahl von exoplaneten zu ermitteln, um zu beobachten, um eine feste Antwort darauf zu geben, wie häufig bewohnte Welten sind. Die Bayes’sche Statistik hat mit der Ermittlung der Wahrscheinlichkeit eines Ergebnisses zu tun, das auf anderen Wahrscheinlichkeiten beruht, die wir bereits kennen (diese werden als “Priors” bezeichnet). Bayesianische Statistiken beschreibt das Vertrauen oder die Überzeugung, dass ein Ereignis auf der Grundlage dessen, was wir über eine bestimmte Situation wissen, auftreten wird.
Angenommen, Sie hören einen lauten Knall. War es Donner? Vielleicht ein Feuerwerk? Bayesian Statistics ermöglicht es Ihnen, die Antwort auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeiten der Priors abzuleiten, z. B. zu wissen, ob Feuerwerkskörper in der Regel in bestimmten Jahreszeiten (wie Silvester, der vierte Juli in den USA und Bonfire Night in Großbritannien) abgeleitet werden. Basierend auf diesen Priors ermöglicht es Ihnen die Bayes’sche Statistik, Ihren Glauben zu quantifizieren, ob es Donner oder ein Feuerwerk war.
Im Gegensatz zu Bayes’schen Statistiken ist eine alternative Sichtweise der Wahrscheinlichkeiten “Frequentiststatistik”. Wie der Name schon sagt, beschreibt dies die Wahrscheinlichkeit eines Ergebnisses, das auf der Häufigkeit dieses Ereignisses basiert, das nach vielen Versuchen auftritt.
Im Gegensatz zu Bayes’schen Statistiken betrifft sich die Frequenzstatistiken nicht mit Priors. Beim Werfen einer Münze kümmert sich keine Frequenzstatistiken nicht darüber, ob die vorherigen vier Würfe auf den Köpfen gelandet sind. Unter der Annahme einer unvoreingenommenen Münze beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass sie auf Köpfen oder Schwänzen landen, immer 50%, und über eine ausreichende Anzahl von Versuchen würde diese 50% -Spreis -Wahrscheinlichkeit in den Daten leicht zu erkennen.
Also zurück zu der Frage: Wie viele Planeten könnten das Leben beobachten und keine Biosignaturen finden, bevor Astronomen Schlussfolgerungen zur Verbreitung des Lebens in der Galaxie ziehen können? Durch die Verwendung von Bayes’schen Statistiken stellte Angerhausens Team fest, dass zwischen nur 40 und 80 Exoplaneten ohne nachweisbare Bisignaturen beobachtet werden müssten, um mit Zuversicht zu schließen, dass weniger als 10 bis 20% der ähnlichen Planeten im Universum Leben haben. Die Überwachung dieser vielen Exoplaneten liegt in den geplanten Fähigkeiten des Lebens.
Wenn das Leben keine Biosignaturen auf seiner Planetenprobe erkennt, kann es nicht schließen, dass es nirgendwo ein Leben gibt, aber es kann eine maximale Begrenzung für die Anzahl der Planeten in der Galaxie haben. Und wenn die Stichprobengröße zunimmt, würde diese maximale Zahl weiter abnehmen, wenn es weiterhin keine Erkennung gibt. Mit anderen Worten, das Leben könnte uns sagen, ob bewohnte Planeten selten sind oder nicht.
Es wird jedoch Unsicherheiten geben. Vielleicht wird eine Biosignatur übersehen – schließlich sind einige dieser Gase nicht leicht zu erkennen. Oder vielleicht werden einige Planeten fälschlicherweise in die Stichprobe potenziell bewohnbarer Planeten einbezogen, obwohl sie tatsächlich nicht den Anforderungen entsprechen, um potenziell bewohnbar zu sein. Dies könnte wiederum auftreten, weil Beobachtungen schwierig sind.
“Es geht nicht nur darum, wie viele Planeten wir beobachten, es geht darum, die richtigen Fragen zu stellen und wie sicher wir sehen können, dass wir sehen oder nicht sehen können, wonach wir suchen”, sagte Angerhausen. “Wenn wir nicht vorsichtig sind und in unseren Fähigkeiten, das Leben zu identifizieren, zu übermütig sind, könnte selbst eine große Umfrage zu irreführenden Ergebnissen führen.”
Um ihre Schlussfolgerung zu testen, verwendeten Angerhausen und Kollegen auch häufig statistische Statistiken auf das Problem. Sie fanden die Ergebnisse ähnlich.
“Geringfügige Abweichungen in den wissenschaftlichen Zielen einer Umfrage können unterschiedliche statistische Methoden erfordern, um eine zuverlässige und genaue Antwort zu geben”, sagte Emily Garvin, Ph.D. Student bei Eth Zürich. “Wir wollten zeigen, wie unterschiedliche Ansätze ein komplementäres Verständnis desselben Datensatzes bieten und auf diese Weise eine Roadmap für die Einführung verschiedener Frameworks präsentieren.”
Wenn die Lebensmission oder ähnliches jemals vorging, wird es einen Planeten oder Planeten mit dem Leben von Abwechslung finden. Aber selbst wenn dies nicht der Fall ist, könnten die Ergebnisse immer noch tiefgreifend sein und uns einen riesigen Sprung nähern, um unseren Platz im Universum zu verstehen.
Die Studie wurde am 7. April im Astronomischen Journal veröffentlicht.
