Kepler - космический телескоп для поиска планет

[gary256]

Из 156 453 звёзд в обитаемой зоне 54 транзитных земли.  Можно ли из этого хотя бы примерно вычислить частоту встречаемости подобных земель уже сейчас? Всех, а не только транзитов. Экстраполировать, тскзть.

54 это всего планет в обитаемой зоне, из них размером с Землю только 5.
А экстраполировать если очень примерно то можно (хотя лучше бы дождатся результатов кеплера по планетам с длинными периодами).

Думаю надо умножить на 200 (вероятность того что мы можем увидеть транзит планеты на орбите радиусом 1АЕ вокруг звезды размером с солнце ведь где то около 0.5%?).
Сколько там по последним подсчетам звезд в галактике? 200x10^9?
53/156453*200*200 = 13.55 миллардов планет в обитаемой зоне в нашей галактике!

А если считать планеты нашего любимого размера (не считая возможные спутники такого размера возле крупных планет) и только возле звезд класса G (нашего любимого цвета) то получится примерно 5/156453/13*200*200000000000 = 98,333,783 всего 98 миллионов земель на галактику.
Правда Кеплер и так вроде бы выбирал в основном звезды класса G так что пропорция будет меньше. Ну тогда добавим возможные спутники Нептунов размером с Землю 

Но вот рядом с нами, в радиусе 15 световых лет звезд мало, штук 50? А сколько из них F/G/K классов? А транзитов? Ни одного?
Вот интересно, результаты Кеплера разшевелят политиков и они выдадут денег на проекты типа Darwin?

[Golossvyshe]

100 миллионов земель у звёзд G-класса это не так уж плохо. Однако хотелось бы услышать  мнение Борислава, как профессионала.

Кстати, 68 земель и 288 суперземель - реально ли это соотношение или тут имеет место  наблюдательная селекция "Кеплера" ?

[Voyager]

Думаю надо умножить на 200 (вероятность того что мы можем увидеть транзит планеты на орбите радиусом 1АЕ вокруг звезды размером с солнце ведь где то около 0.5%?).
А если считать планеты нашего любимого размера (не считая возможные спутники такого размера возле крупных планет) и только возле звезд класса G (нашего любимого цвета) то получится примерно 5/156453/13*200*200000000000 = 98,333,783 всего 98 миллионов земель на галактику.

Мне кажется, что Ваши рассуждения неверны. Пока не идет речь о том, что найдены планеты в обитаемой зоне G-карликов (т.е. с орбитой 1 АЕ). Более того, исходя из диаграмм к презентации следует, что это планеты вокруг красных карликов (орбита 30-40 дней).
Борислав ранее уже приводил приблизительный расчет:

Очевидно, что все эти 5 потенциально обитаемых планет найдены у красных карликов с периодом обращения около 30 суток. (фактически близнецы Глизе 581g) Если брать геометрическую вероятность такой планеты в 3%, то при 3000 красных карликов, это переписывается в частоту только 5/(3000*0.03)=5% Это реально мало. Конечно возможны еще поправки на неполноту анализа данных и активность красных карликов, но сюдя по всему  аналоги Земли у красных карликов встречаются довольно редко. Хотя конечно подождем уточнений и подтверждения кандидатов.

[Павел Кирпиченко]

Телескоп "Кеплер" обнаружил планеты размером с Землю, обращающиеся в обитаемой зоне своих звезд, а также систему, состоящую из светила и шести планет. Таковые результаты пяти месяцев работы телескопа - с мая по сентябрь 2009 года, специально "заточенного" для поиска экзопланет. Подробно результаты представлены в статье в журнале Nature, а их краткий пересказ изложен в пресс-релизе на сайте NASA.
В общей сложности "Кеплер" нашел 1235 внесолнечных планеты. Размер 68 из них сравним с размером Земли, а 288 относятся к классу так называемых Суперземель (то есть они больше нашей планеты, но существенно меньше газовых гигантов Солнечной системы). Еще 662 планеты по диаметру сравнимы Нептуном, 165 - с Юпитером, а 19 из найденных небесных тел больше этого газового гиганта.

В так называемой зоне обитаемости своих звезд располагаются 54 из обнаруженных "Кеплером" планет. Зоной обитаемости называют такое расстояние от светила, внутри которого на планетах может присутствовать жидкая вода - необходимый элемент для возникновения жизни земного типа. Размер пяти планет из обитаемой зоны сравним с размером Земли - то есть, они являются наиболее перспективными кандидатами для поисков живых существ.

Еще одна интересная находка телескопа - похожая на Солнце звезда Kepler-11, вокруг которой обращаются шесть планет. Это самая большая из известных планетных систем.
http://www.lenta.ru/news/2011/02/03/kepler/

[Borislаv]

Борислав, разрешите к вам такой вопрос?

Из 156 453 звёзд в обитаемой зоне 54 транзитных земли.  Можно ли из этого хотя бы примерно вычислить частоту встречаемости подобных земель уже сейчас? Всех, а не только транзитов. Экстраполировать, тскзть.
Или это будет неправомерно и нужны какие-то дополнительные данные?

54 просто планеты, 5 планет размером от 0.8 до 2 радиусов Земли.

Насчет частоты не забываем, что анализировались пока только данные за 4 месяца, поэтому потенциально обитаемые земли могли открыть только у красных карликов. Их в выборке Кеплера во много раз меньше, чем желтых - примерно 3000 против 150 000.

В статье приводится только общая оценка частоты планет.



Т.е. у них получается, что планет у красных карликов несколько больше. Но в общем довольно странно, что наиболее частыми получаются планеты размером с Нептун у всех спектральных типов звезд. Похоже на существенные ограничения в обнаружения планет размером меньше 2 радиусов Земли 

[Александр Дергаусов]

То есть у красных карликов, может получиться чаще встречаются планеты, чем у всех остальных звёзд! Это говорит о том что, в галактики нашей число планет может быть больше триллиона!!!! Вот теперь подумать следует а одиноки ли мы во вселенной?

[Александр Дергаусов]

На счёт таблицы сказать хочу что видимо у Желтых звёзд, планеты находятся в среднем большем отдалении от звезды! Так что возможно ещё год наблюдений, и у всех звёзд От М до F количество планет будет примерно одинаково!

[Olweg]

Дебра Фишер кстати на конференции упомянула о 'desert' в распределении масс, но я к сожалению прослушал, к чему конкретно это относилось. Может, это только предположение.

[MARS9]

Кстати вы не знайте как космические телескопы работают? То есть они непрерывно снимают фото небесных объектов и посылают на Землю? Или только тогда когда телескоп смотрит на нужный объект? 

[Александр Дергаусов]

http://rnd.cnews.ru/natur_science/news/top/index_science.shtml?2011/02/03/425781

[Александр Дергаусов]

http://science.compulenta.ru/591311/

[Golossvyshe]

В статье приводится только общая оценка частоты планет.



Т.е. у них получается, что планет у красных карликов несколько больше. Но в общем довольно странно, что наиболее частыми получаются планеты размером с Нептун у всех спектральных типов звезд. Похоже на существенные ограничения в обнаружения планет размером меньше 2 радиусов Земли 

Большое спасибо, очень наглядные диаграммы.
Вот я и спросил насчёт возможной наблюдательной селекции...

А может быть, и в самом деле планетообразование тяготеет к нептунам-середнячкам? Как звездообразование к красным карликам. А крайности вроде сверх-юпитеров и марсов относительно редки

Очень жаль, что Кеплер не обозрел планеты-марсы с  0,5 < R < 0,7Rз

[Golossvyshe]

То есть у красных карликов, может получиться чаще встречаются планеты, чем у всех остальных звёзд! Это говорит о том что, в галактики нашей число планет может быть больше триллиона!!!! Вот теперь подумать следует а одиноки ли мы во вселенной?

Пока что можно утверждать, что звёзд без планетных систем практически не бывает.

[indigoroman]

Поздравляю всех с эпохальным открытием!
Борислав, Ваши прогнозы, как всегда, оказываются очень точными))
Можно сказать, что реальность даже превзошла Ваши смелые ожидания - кандидатов оказалось больше 1200 и о 6-транзитной системе никто не мог предположить)))
Кстати, 27 августа 2010 года в планетной системе Кеплер-11 было интересное событие - тройной транзит; на сколько я понимаю - это первый одновременный транзит
http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1102/1102.0291.pdf стр. 37

[Borislаv]

А может быть, и в самом деле планетообразование тяготеет к нептунам-середнячкам? Как звездообразование к красным карликам. А крайности вроде сверх-юпитеров и марсов относительно редки

Очень жаль, что Кеплер не обозрел планеты-марсы с  0,5 < R < 0,7Rз

Минимальный радиус среди кандидатов 0.6 радиуса Земли.

Минимальный транзит 36 ppm, минимальный SNR=7.1 Для сравнения для поисков аналогов Земли предполагается SNR=4. Т.е. по-видимому пока идет поиск очень четких кандидатов в данных.

Для интереса построил распределения для всех кандидатов по SNR.

SNR=0000-0009   23
SNR=0010-0019   261
SNR=0020-0029   275
SNR=0030-0039   179
SNR=0040-0049   95
SNR=0050-0059   60
SNR=0060-0069   47
SNR=0070-0079   37
SNR=0080-0089   29
SNR=0090-0099   30

Т.е. большого спада в обнаружение кандидатов с SNR>10 не видно.

Пробовал глянуть этот момент по двум субвыборкам:

1) Красные карлики.
Взял звезды с T<4000 и построил распределение по радиусам и периоду обращения.



Меньше 2 радиусов Земли 15 кандидатов, больше 29.

Отобрал затем только звезды с фотометрическим шумом меньше 200 ppm



Меньше 2 радиусов Земли 9 кандидатов, больше 7.

2) Яркие звезды, преимущественно желтые карлики. Взял все звезды ярче 12 звездной величины.

Меньше 2 радиусов Земли 30 кандидатов, больше 51.

Отобрал затем только звезды с фотометрическим шумом меньше 30 ppm.

Меньше 2 радиусов Земли 11 кандидатов, больше 17.

В общем создает впечатление, что действительно у красных карликов преобладают скалистые планеты, а желтых нептуны.

[Borislаv]

Попробовал теже выборки еще ограничить периодами в 10 суток.

1) Красные карлики
11 против 16 (меньше-больше 2 радиусов Земли), с фотометрической коррекцией 8 против 4.

2) Яркие звезды
14 против 16, с фотометрической коррекцией 4 против 5.

Т.е. ситуация у желтых карликов немного улучшилась до паритета между меньше или больше 2 радиусов Земли. Но факт, что у красных карликов эта разница становится двухкратной, вероятно говорит о совсем различном формирование планет вокруг красных и желтых карликов. Хотя конечно возможно горячие земли вокруг желтых карликов разрушаются 

P.S. В дополнение. Еще вчера первый раз просматривая статью обратил внимание на эту диаграмму.



По ней получается, что для звезд холоднее 3500 Кельвинов пик приходится на планеты с радиусом меньше 1.25 радиусов Земли, для 3500-4000 Кельвинов пик уже смещается в 1.25-2 радиуса Земли, а если звезда горячее то уже больше 2 радиусов Земли - к нептунам.

[Borislаv]

Кстати среди кандидатов в мульти-транзитные системы есть кандидат в ко-орбитальную систему - отношение периода как 1 к 1.

http://arxiv.org/abs/1102.0543

7. How Rare are Planetary Systems Similar to Kepler-11
The Kepler-11 (= KOI-157) planetary system, with six transiting planets, is clearly an outlier to the number/frequency distribution for detected transiting planets. Moreover, the period ratio of the two inner planets is only 1.264, which is the 4th lowest ratio among the 238 neighboring pairs of transiting Kepler exoplanets (Figure 3). The smallest period ratio is 1.001, between the candidate co-orbital planets in KOI-730 (Section 5.3). The second smallest period ratio, 1.038, is between two weak (vetting flag 3) candidates in the KOI-284 system; this system would be unstable for any reasonable planetary masses if indeed both of these candidates are actually planets in orbit about the same star (section 4). The third smallest period ratio, 1.258, is for a pair of candidates in the KOI-191 system that stability considerations strongly suggest are locked in a 5:4 mean motion resonance that prevents close approaches (section 5.4). Thus, Kepler-11b and Kepler-11c may well have the smallest period ratio of any non-resonant pair of planets in the entire candidate list. Additionally, the five inner planets of Kepler-11 travel on orbits that lie quite close to one another, both in terms of period ratio and absolute distance. Kepler-11 clearly does not possess a “typical” planetary system, but are systems of this type quite rare, or simply somewhat scarce?

5.3. KOI-730: A Multi-Resonant Candidate System
While few nearly exact mean motion resonances are evident in the sample of Kepler planetary candidates, one system stands out as exceptional: the periods of the four candidates in KOI-
730 satisfy the ratio 6:4:4:3 to ∼ 1 part in 1000 or better.

Странная система. 

[Olweg]

Да, лагранжевые планеты - это было бы замечательно Но смущают большие радиусы обоих кандидатов - неустойчивая конфигурация получается.

[Voyager]

Добрался до PDF-ки которую Борислав выкладывал. Там есть таблица 6 (кандидаты в обитаемой зоне или рядом с ней). Так вот похоже, что основная масса кандидатов как раз около FGK-звезд. Есть планета с эквивалентной температурой 288К, т.е. точно как у Земли

[Borislаv]

У одного из них равновесная температура высокая - значит, нашли у яркой звезды, а вот тот, что с радиусом 0.9, имеет температуру 140^о F - 60^о C. При земной плотности масса может быть 0.6-0.8 земной, интересно прикинуть, какой он доплеровский сигнал вызывает.

Да хорошая цель для RV-подтверждения. Звезда 13 звездной величины, поздний М карлик, орбита 10 дней, полу-амлитуда 0.5 метра в секунду, глубина транзита 820 ppm, SNR=26, наверняка находится на расстояние 10-20 парсек, как Глизе1214.

The predicted semi-amplitudes of the RV signals for KOI 326.01, as an example of these small candidates, is 0.5 m/s, respectively. This RV amplitude follow from assuming a circular orbit and assuming a density of 5.5 g/cc for both candidates. RV semi-amplitudes of 1.0 m/s are at the very limit of what might currently be possible to detect with the largest telescopes and best spectrometers. In principle, an RV amplitudes under 1 m/s could be detected, but many nemeses arise including the surface velocity fields (turbulence) and spots on the rotating surface. In addition, stars with one transiting planet may well harbor multiple additional planets that do not transit, causing additional RV variations.

Вполне вероятно будет первой подтвержденной потенциально обитаемой планетой. По крайней мере это звезда идеальна для подтверждения обитаемых планет, как Глизе1214b для получения первого спектра суперземли. Хотя флаг кандидата пока 3, по их оценкам это вероятность истинного кандидата выше 60%.