Vi introducerer VPLanet:En virtuel planetsimulator til modellering af fjerne verdener på tværs af tid

University of Washington astrobiolog Rory Barnes har skabt software, der simulerer flere aspekter af planetarisk evolution gennem milliarder af år, med øje for at finde og studere potentielt beboelige verdener.

Barnes, en UW assisterende professor i astrobiologi, astronomi og datavidenskab, udgav den første version af VPLanet, hans virtuelle planetsimulator, i august. Han og hans medforfattere beskrev det i et papir, der blev godkendt til offentliggørelse i Proceedings of the Astronomical Society of the Pacific .

"Det forbinder forskellige fysiske processer sammen på en sammenhængende måde, " han sagde, "så at virkninger eller fænomener, der opstår i en del af et planetsystem, spores gennem hele systemet. Og i sidste ende er håbet, selvfølgelig, at afgøre, om en planet er i stand til at understøtte liv eller ej."

VPLanets mission er tredelt, Barnes og medforfattere skriver. Softwaren kan:

• simulere nyopdagede exoplaneter for at vurdere deres potentiale til at besidde flydende overfladevand, som er en nøgle til liv på Jorden og indikerer, at verden er et levedygtigt mål i søgen efter liv hinsides Jorden
• modellere forskellige planet- og stjernesystemer uanset potentiel beboelighed, at lære om deres ejendomme og historie, og
• muliggør gennemsigtig og åben videnskab, der bidrager til søgen efter liv i universet

Den første version indeholder moduler til den interne og magnetiske udvikling af jordiske planeter, klima, atmosfærisk flugt, tidevandskræfter, orbital evolution, rotationseffekter, stjernernes udvikling, planeter, der kredser om binære stjerner og gravitationsforstyrrelser fra forbipasserende stjerner.

Den er designet til nem vækst. Medforskere kan skrive nye fysiske moduler "og næsten plug and play dem direkte ind, " sagde Barnes. VPLanet kan også bruges til at supplere mere sofistikerede værktøjer såsom maskinlæringsalgoritmer.

En vigtig del af processen, han sagde, er validering, eller kontrollere fysikmodeller mod faktiske tidligere observationer eller tidligere resultater, for at bekræfte, at de fungerer korrekt, efterhånden som systemet udvides.

"Så forbinder vi dybest set modulerne i et centralt område i koden, der kan modellere alle medlemmer af et planetsystem for hele dets historie, " sagde Barnes.

Og selvom søgen efter potentielt beboelige planeter er af central betydning, VPLanet kan bruges til mere generelle forespørgsler om planetsystemer.

"Vi observerer planeter i dag, men de er milliarder af år gamle, " sagde han. Dette er et værktøj, der giver os mulighed for at spørge:'Hvordan udvikler forskellige egenskaber ved et planetarisk system sig over tid?'"

Projektets historie går næsten et årti tilbage til et Seattle-møde af astronomer kaldet "Revisiting the Habitable Zone", indkaldt af Victoria Meadows, hovedefterforsker af det UW-baserede Virtual Planetary Laboratory, med Barnes. Den beboelige zone er rummet omkring en stjerne, der gør det muligt for kredsende klippeplaneter at være tempererede nok til at have flydende vand på deres overflade, give livet en chance.

De erkendte dengang, Barnes sagde, at vide, om en planet er inden for sin stjernes beboelige zone, simpelthen ikke er nok information:"Så fra dette møde identificerede vi en lang række fysiske processer, der kan påvirke en planets evne til at støtte og tilbageholde vand."

Barnes diskuterede VPLanet og præsenterede en tutorial om brugen af ​​det på den nylige AbSciCon19 verdensomspændende astrobiologikonference, afholdt i Seattle.

Forskningen blev udført gennem Virtual Planetary Laboratory, og kildekoden er tilgængelig online.