Уравнение Дрейка: оценка шансов найти инопланетян

Уравнение Дрейка используется для оценки количества взаимодействующих цивилизаций в нашей галактике или, проще говоря, шансов найти разумную жизнь в Млечном Пути.

Уравнение Дрейка используется для оценки количества взаимодействующих цивилизаций в нашей галактике или, проще говоря, шансов найти разумную жизнь в Млечном Пути.

Впервые предложенное радиоастрономом Фрэнком Дрейком в 1961 году, уравнение вычисляет количество взаимодействующих цивилизаций путем умножения нескольких переменных. Обычно это записывается, согласно Поиску внеземного разума (SETI), как:

N= количество цивилизаций в галактике Млечный Путь, электромагнитное излучение которых можно обнаружить.

R *= скорость образования звезд, подходящая для развития разумной жизни.

fp= доля этих звезд с планетными системами.

ne= количество планет в солнечной системе с окружающей средой, пригодной для жизни.

fl= доля подходящих планет, на которых действительно появляется жизнь.

fi= доля планет, несущих жизнь, на которых возникает разумная жизнь.

fc= доля цивилизаций, которые разрабатывают технологию, которая высвобождает обнаруживаемые признаки их существования в космос.

L= продолжительность времени, в течение которого такие цивилизации выпускают в космос обнаруживаемые сигналы.

Проблема (по крайней мере, на данный момент) заключается в том, что у астрономов нет точных цифр по любой из этих переменных, поэтому любые вычисления уравнения Дрейка пока остаются приблизительными. Однако в некоторых из этих областей были сделаны открытия, которые дают астрономам больше шансов найти ответ.

Недавние открытия каменистых миров около Проксимы Центавра (звезды системы Альфа Центавра) и TRAPPIST-1 привлекли внимание общественности к поискам жизни. Эти звезды, однако, являются красными карликами, которые могут быть слишком нестабильными для жизни. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, где возможна жизнь и может ли она существовать достаточно долго, чтобы общаться с другими цивилизациями.

Открытия экзопланет

Астрономы, конечно, могли представить себе существование других планет за пределами Солнечной системы в 1961 году, но только в 1995 году первая подтвержденная экзопланета была обнаружена вокруг звезды главной последовательности под названием 51 Pegasi b. Это открытие открыло новую эру, когда астрономы смогли чтобы выследить множество других планет по всей вселенной.

Традиционно планеты находили двумя способами: наблюдая, как они проходят через звезду (что вызывает затемнение, которое можно измерить с Земли), или исследуя гравитационные колебания, которые планеты вызывают, когда они вращаются вокруг своей родительской звезды. Совсем недавно метод, названный «проверка по множественности», позволяет астрономам быстро идентифицировать системы с множеством планет.

Оценить общее количество планет во Вселенной сложно, но одно статистическое исследование предполагает, что в Млечном Пути каждая звезда имеет в среднем 1,6 планет, что дает 160 миллиардов инопланетных планет в нашей родной галактике. (В исследовании использовался метод, называемый гравитационным линзированием, который наблюдает изменения кривых блеска, когда относительно близкая звезда проходит перед более удаленными объектами.) [Связано: 13 способов охоты на разумных инопланетян]

По состоянию на март 2018 года подтверждено более 3708 экзопланет. Подавляющая часть из них была связана с обсерваторией под названием Космический телескоп Кеплера, которая исследовала одно пятно в созвездии Лебедя в период с 2009 по 2013 год, прежде чем переключиться на миссию K2, которая вращалась между разными точками неба. Анализируя данные, астрономы продолжают делать открытия на их основе.

Подходит для жизни?

В то время как планеты размером с Юпитер легче обнаружить в телескоп из-за их большого размера и влияния на их родительскую звезду, новые исследования космического телескопа Кеплера показывают, что скалистые планеты чрезвычайно распространены. Множество открытий Кеплера, объявленных в феврале 2014 года, например, в основном содержали суперземли или планеты, которые немного больше Земли и считаются многими астрономами пригодными для жизни при правильных условиях. («Обитаемость» обычно определяется как зона вокруг звезды, в которой каменистая планета может поддерживать жидкую воду на поверхности.)

Однако среди планет, обнаруженных всеми телескопами, лишь небольшая часть из них, вероятно, имеет среду, подходящую для жизни. Астрономы пока не могут точно измерить этот показатель, но, вероятно, в игру вступят несколько факторов, например, насколько близко планета находится к своей родительской звезде и что содержит ее атмосфера.

По состоянию на март 2018 года в Каталоге обитаемых экзопланет было 53 планеты, которые «оптимистично» могли бы быть пригодными для жизни, и среди тех 13 планет, которые с большей вероятностью могут быть обитаемыми. Проект является частью Лаборатории планетарной обитаемости Университета Пуэрто-Рико в Аресибо.

«Это художественные изображения всех планет вокруг других звезд (экзопланет) с любым потенциалом для поддержания поверхностной жизни, какой мы ее знаем», - говорится в каталоге под иллюстрацией планет. «Все они больше Земли, и мы еще не уверены в их составе и пригодности для жизни. Мы знаем только, что они, кажется, имеют правильный размер и орбиту, чтобы поддерживать жидкую воду на поверхности». [По теме: 5 смелых заявлений об инопланетной жизни]

Обнаружение жизни за пределами Земли - даже микробной жизни - было бы важным шагом на пути к лучшему пониманию уравнения Дрейка. Фактически, астрономы не отказались от поиска жизни в пределах нашей солнечной системы. Есть несколько областей, где сейчас или в прошлом могла быть обитаемая среда, например, планета Марс или спутник Юпитера Европа.

Следующим шагом будет определение того, как отправить сообщение инопланетянам, и смогут ли они его получить или понять. В небольшом масштабе астрономы отправляли сообщения к звездам, а в некоторых случаях помещали диски на борт космического корабля (например, «Вояджер»), чтобы кто-нибудь из соседей мог прочитать и потенциально найти Землю для дальнейшего общения.

Красные карликовые звезды

Каталог известных экзопланет также содержит ряд планет, вращающихся вокруг красных карликов, которые меньше и тусклее нашего Солнца. Было легче заметить планету, блокирующую солнце, когда оно пересекает ее лицо, с точки зрения Кеплера в прошлом. Также было легче подтвердить, действительно ли планета была планетой, поскольку планета, вращающаяся вокруг меньшей звезды, будет оказывать более сильное притяжение, видимое при измерениях лучевой скорости.

Поскольку красные карлики производят меньше энергии, чем Солнце, любые каменистые планеты в обитаемой зоне должны сбиваться ближе к звезде, чтобы получить достаточно тепла для поддержания жидкой воды на поверхности. В частности, большое внимание общественности привлекли два открытия. В 2016 году астрономы обнаружили скалистую планету, вращающуюся вокруг Проксимы Центавра, члена звездной системы Альфа Центавра, которая находится всего в четырех световых годах от Земли. Затем, в 2017 году, вокруг звезды TRAPPIST-1, находящейся всего в 40 световых годах от Земли, были подтверждены семь скалистых планет размером с Землю. Некоторые из этих планет могут находиться в обитаемой зоне.

Однако новые исследования звезд красных карликов показывают, что они могут быть не очень дружелюбны для жизни. В примере с Проксимой Центавра b планета настолько близка к своей звезде, что ученые предполагают, что она может быть заблокирована приливом. Это означает, что одна сторона планеты всегда обращена к звезде, а другая сторона всегда обращена к космосу. Одна сторона планеты была бы очень горячей, а другая - холодной, если бы не ветер, распространяющий тепло вокруг. Эти условия тяжелы для жизни.

Даже красные карлики в целом могут оказаться проблемным местом. Они более изменчивы, чем наше солнце, особенно в молодом возрасте. Звезды могут испускать вспышки, а также выбросы корональной массы, которые являются заряженными частицами. Согласно исследованиям 2017 года, проведенным Центром космических полетов имени Годдарда НАСА в Мэриленде, со временем CME могут медленно разрушать атмосферу, удаляя молекулы сверху. Даже если звезда не излучает КВМ, есть вероятность, что она испустит рентгеновское излучение, которое может убить любую жизнь на поверхности.

Астрономы проводят исследования красных карликов, чтобы определить, насколько они опасны, но для дальнейшего изучения этих систем могут потребоваться телескопы будущего. Начиная с 2018 года, спутник NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) будет изучать более близкие и яркие звезды, чем Кеплер, потенциально создавая десятки потенциально пригодных для жизни планет. Космический телескоп Джеймса Уэбба, созданный агентством, будет запущен не ранее 2020 года, и он сможет исследовать атмосферы некоторых планет в инфракрасном диапазоне, чтобы узнать больше об их составе. Тем временем в Чили строится Европейский чрезвычайно большой телескоп (E-ELT), первый свет которого ожидается в 2024 году.