Pontosították a földönkívüliek egyenletét

2013.05.28. 08:00

A Kepler-űrtávcső a végét járja, de felfedezései új lendületet adhatnak a Földön kívüli civilizációk utáni kutatásnak. A Kepler eddigi adatai alapján korszerűsítették a híres Drake-formulát.

Frank Drake amerikai csillagász jó fél évszázada, 1961-ben írta fel híres formuláját, amelynek segítségével megpróbálta kiszámítani, hány idegen civilizáció létezhet a Tejútrendszerben. Az azóta eltelt évtizedekben sokan alkalmazták a híres egyenletet, de ahányan próbálkoztak, annyiféle eredményt kaptak - sokszor egymástól nagyságrendekkel eltérő számokat. A bizonytalanság oka, hogy Drake idejében néhány, a képletben szereplő paraméter értékéről fogalmuk sem volt a csillagászoknak. Ezen paraméterek közé tartozott a csillagok körül keringő bolygók száma, különösen pedig az úgynevezett lakható zóna bolygóinak száma.

Forrás: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)
Vörös törpecsillag és bolygói (fantáziarajz)

Az elmúlt fél évszázad elsősorban ezen a területen hozott óriási fejlődést. Főként a Kepler-űrtávcső eredményeinek köszönhetően az elmúlt években gombamód szaporodtak a Naprendszeren kívül felfedezett planéták, az úgynevezett exobolygók. Igaz, hogy a Kepler-űrtávcsőnél a közelmúltban problémák léptek fel, sőt úgy tűnik, a végét járja, eddigi felfedezései azonban lehetővé teszik, hogy a Drake-formula légből kapott adatait kevésbé megalapozatlanokkal felcserélve a Földön kívüli civilizációk számára vonatkozó becsléseink pontosabbak legyenek. (A Keplerrel dolgozó csillagászok több mint 130 exobolygót fedeztek fel, emellett mintegy 3000 további lehetséges jelöltet azonosítottak az elmúlt négy évben. Ha azonban a távcső valóban felmondja a szolgálatot, akkor ez utóbbiak örökre elvesznek.)

Az egyenlet

Drake végiggondolta mindazon tényezőket, amelyek szerinte hatással lehetnek a Tejútrendszerben egy csillagközi kommunikációra képes civilizáció kialakulására. A Tejútrendszer csillagainak számából indult ki. Figyelembe vette, hogy a csillagok hányadrésze hasonló a Naphoz. Megbecsülte, hogy a csillagok hányadrésze körül keringnek bolygók, illetve azt is, hogy átlagosan hány bolygó kering a lakható zónákban. A Drake-formula alkalmazásához meg kell becsülni, hogy a bolygók hányadrészén alakul ki ténylegesen az élet, illetve a miénkhez hasonló civilizáció. Végül, egyfajta "dzsókerként" Drake hozzátett a formulához még egy arányszámot, amely azt fejezi ki, hogy a bolygó teljes élettartamának hányadrészén van jelen az adott bolygón egy más civilizációkkal kommunikálni képes és erre hajlandó faj. Ha mindezeket a tényezőket összeszorozzuk, akkor megkapjuk azoknak a Földön kívüli civilizációknak a számát, amelyekkel a Tejútrendszeren belül képesek lehetünk kommunikálni. Ez a Drake-egyenlet vagy Drake-formula.

A Drake-formula
A Drake-formulát a galaxisunkban egyidejűleg létező, magasan fejlett civilizációk számának becslésére használják. Az egyenletet 1961-ben fejlesztette ki Dr. Frank Drake (National Radio Astronomy, Green Bank, West Virginia).

Az egyenlettel általában az alábbi formában találkozhatunk:

N = R x fp x ne x fl x fi x fc x L

ahol
N = a Galaxisunkban velünk egyidejűleg létező, kommunikációra képes technikai civilizációk száma
R = a csillagok keletkezési üteme a Galaxisunkban
fp = az alkalmas bolygórendszerrel rendelkező csillagok részaránya
ne = egy bolygórendszer "lakható" bolygóinak átlagos száma
fl = az élet kialakulásának valószínűsége egy "lakható" bolygón
fi = az értelem kialakulásának valószínűsége egy élettel rendelkező bolygón
fc = a csillagközi kommunikációra képes technikai civilizáció kialakulásának valószínűsége egy értelmes élettel rendelkező bolygón
L = a technikai civilizáció várható (észlelhető) élettartama

A kapcsolatképesség a hatalmas távolságok miatt nem feltétlenül vezet tényleges kommunikációhoz. Például tízezer egyidőben létező galaxisbeli civilizáció esetében is több mint száz fényév a közöttük levő átlagos távolság. 


Két tagot pontosítottak

Kepler adatait felhasználva Sara Seager, a Massachusetts Műszaki Egyetem (MIT) professzora elérkezettnek látta az időt a Drake-egyenlet "ráncfelvarrására". Eredményeit az "Exobolygók a Kepler utáni korban" című, cambridge-i (Massachusetts, USA) konferencián május végén mutatta be. Előremutató előadásában már azt is figyelembe veszi, mit lehet majd megfigyelni az évtizedünk végén indítandó James Webb-űrtávcsővel.

A Kepler megfigyelései az eredeti Drake-egyenlet hét tényezője közül kettőnek a meghatározását teszik pontosabbá. Pontosabban becsülhető, hogy a csillagok hányadrésze körül keringnek bolygók, illetve a bolygók közül hány esik az úgynevezett lakható zónába. A Kepler adataiból a bolygó méretére és csillagától való távolságára is következtetni lehet, így eldönthető, hogy a Neptunuszhoz hasonló gázóriást vagy a Földhöz hasonló kőzetbolygót lát-e a távcső.

Két csillagot kellene megtalálni

Seager új formulája a Napnál kisebb és hidegebb, az úgynevezett M színképosztályba tartozó vörös törpecsillagokra vonatkozik. Ezeknél a csillagoknál a lakható zóna szűkebb és közelebb van a csillaghoz, mint a Naphoz hasonló csillagoknál, ezért (a megfigyelés technikájából adódóan) könnyebb felfedezni az életzónában keringő kőzetbolygóikat. Fontos körülmény, hogy a vörös törpék a Tejútrendszer leggyakoribb csillagtípusát jelentik. Ezért a Kepler adatain alapuló becslések szerint a legközelebbi, vörös törpe körül keringő, Föld méretű lakható exobolygó akár 6,5 fényév távolságban (jobban mondva közelségben) lehet a Naprendszerhez (ez másfélszerese a Naphoz legközelebbi csillag, a Proxima Centauri távolságának).

Forrás: NASA/D. Aguilar/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Vörös törpe bolygója egy holddal (fantáziarajz)

A vörös törpék kőzetbolygói esetében könnyebb kimutatni a légkörükben esetleg jelen lévő, az élet jelenlétére utaló gázokat. Seager célja annak megállapítása, hogy a Naprendszer közelében hány olyan rendszer lehet, ahol a vörös törpe körül keringő, Föld típusú bolygó légkörében ki lehet mutatni az élet jelenlétével összefüggésbe hozható gázok színképi jeleit. Becslése szerint a 2018-ban induló Webb-űrtávcsővel elérhető, szóba jövő vörös törpék száma 30 és 50 ezer között lehet. A lakható zónában keringő bolygók aránya 0,15. Ezeknek 1 ezreléke esetében figyelhetők meg fedések a Webb-űrtávcsővel. Bevallottan hasraütés-szerűen (saját szavaival: rendkívül spekulatív módon) feltételezi, hogy ezek mindegyikén jelen van az élet, és 50%-uknál az élet színképi jelei a légkörben a fedésekkor kimutathatók. Így két csillagra szűkül a jelöltek köre, ezt kellene a Webb-űrtávcsővel a szóban forgó 30 000 közül megtalálni.