Поиск жизни за пределами нашей планеты продолжается, и одним из наиболее недооценённых инструментов в арсенале астробиолога является статистика. Хотя это может быть не так увлекательно, как прямое наблюдение атмосферы планеты или обнаружение системы с семью планетами, статистика абсолютно необходима, если мы хотим быть уверенными, что то, что мы видим, реально, а не является артефактом данных или наших методов наблюдения.
Новая статья Калеба Тракслера и его соавторов из Департамента информации и компьютерных наук Калифорнийского университета в Ирвайне решает эту задачу, статистически анализируя набор данных примерно о 10% от общего числа найденных экзопланет и оценивая их обитаемость. Работа [опубликована](https://arxiv.org/abs/2506.18200) на сервере препринтов arXiv.
Статистика в поиске обитаемых экзопланет
За последние несколько десятилетий мы собрали множество данных примерно о 5700 подтверждённых экзопланетах. Однако пока мы не обнаружили никаких явных признаков жизни ни на одной из них. Поэтому выявление наиболее вероятных кандидатов для поддержки жизни является необходимым шагом. Это обеспечит направление ресурсов, которые потенциально могут обнаружить эту жизнь, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба, способный обнаруживать атмосферы экзопланет, в нужное русло для наиболее точного поиска.
Расчёт наиболее вероятных кандидатов — это именно то, в чём хороша статистика. Но до сих пор астробиологи фокусировались на обитаемости экзопланеты, используя по существу одно измерение — «обитаемую зону», которая так часто обсуждается, когда речь идёт об экзопланетах.
Авторы утверждают, что такая система слишком общая, чтобы быть практически полезной в поиске планеты с высокой вероятностью поддержки жизни. Они предлагают учитывать характеристики как планеты, так и её родительской звезды, а затем анализировать эти характеристики по сравнению с Землёй, которая до сих пор является эталоном «обитаемой» планеты.
Параметры для анализа
Авторы анализируют экзопланету на основе её радиуса, температуры, потока инсоляции (то есть количества солнечного света, которое она получает) и плотности. Согласно различным другим исследованиям, каждое из этих значений может оказать существенное влияние на обитаемость планеты. Для родительской звезды экзопланеты они проанализировали её эффективную температуру, радиус, массу и металличность — общее измерение в звёздах, которое представляет собой отношение содержания железа к содержанию водорода.
Используя эти восемь параметров, они разделили 517 экзопланет, для которых существовали данные, на четыре разные категории:
* Отличный кандидат — планета достаточно близка к Земле, чтобы представлять интерес.
* Хорошая планета, плохая звезда — по крайней мере один из параметров звезды значительно отличается от параметров нашего Солнца.
* Хорошая звезда, плохая планета — характеристики планеты значительно отличаются от характеристик Земли.
* Плохой кандидат — ни звезда, ни планета не соответствуют критериям.
Большинство экзопланет (388 систем, или 75%) попали в категорию «Хорошая звезда, плохая планета».
Согласно авторам, это может быть скорее «смещением обнаружения», чем реальной физической реальностью, поскольку методы, используемые для поиска экзопланет (такие как транзиты), сильно предвзяты в сторону обнаружения больших планет с короткими орбитальными периодами, которые однозначно попадают в эту категорию.
Из всех 517 планет в наборе данных только три были классифицированы как «Отличные кандидаты» — сама Земля, Кеплер-22 b и Кеплер 538-b. Кеплер-22b особенно кажется перспективным кандидатом, с разницей в температуре всего 3,1% и в инсоляции 1% по сравнению с Землёй. Согласно статье, у него наибольшая вероятность обитания жизни, и он должен стать главным кандидатом для атмосферных наблюдений с помощью телескопа Уэбба, который должен быть способен это сделать, несмотря на расстояние в 635 световых лет.
Кеплер 538-b больше Земли и имеет гораздо более высокую температуру, но всё равно попадает в категорию потенциально обитаемых. Однако такая редкость указывает на ещё один важный вывод из статьи — Земля является статистической редкостью с точки зрения планет, но не такой, которая требует какого-то чудесного совпадения планетарных и звёздных характеристик.
Используя статистическую технику, называемую анализом расстояния Махаланобиса, авторы обнаружили, что Земля отличается примерно на 69,4% с точки зрения «статистической необычности», что делает её редкой, но не слишком редкой.
Другим редким типом планет были те, которые попали в категорию «Хорошая планета, плохая звезда». Шесть планет оказались там, потому что их родительские звёзды (все M-карлики, самые распространённые звёзды в галактике) выходили за пределы определённого диапазона обитаемости по температуре. Однако авторы отмечают, что, несмотря на то, что они лежат за пределами общепринятых рамок, у этих кандидатов были хорошие шансы на поддержку жизни, учитывая другие их физические параметры. Многие из них уже находятся под наблюдением JWST, и если окажется, что у них есть подходящие условия для жизни, это может перевернуть поле астробиологии с ног на голову из-за преобладания их родительских звёзд в галактическом населении.
Этот [статистический анализ](https://phys.org/tags/statistical+analysis/) подтверждает некоторые важные моменты, которые давно известны заядлым астробиологам. Кеплер 22-b является [перспективным кандидатом](https://phys.org/tags/prime+candidate/) для дальнейшего наблюдения и предлагает нам наилучший шанс увидеть доказательства жизни на другой планете. Условия на Земле относительно редки, но не настолько редки, чтобы считаться чудом. И в наборе данных по экзопланетам существует значительная предвзятость в сторону планет, которые не были бы обитаемыми из-за их больших размеров и коротких орбитальных периодов.
По мере развития науки об астробиологии и экзопланетах продолжение такого рода статистического анализа предоставит ценный контекст, который в противном случае мог бы ввести в заблуждение или скрыть области, имеющие наибольший потенциал для ответа на один из наиболее важных вопросов для человечества — одиноки ли мы? С всё более мощным наблюдательным оборудованием, направленным в нужное русло, мы можем скоро получить однозначный ответ на этот вопрос.
Предоставлено [Universe Today](https://phys.org/partners/universe-today/)