Planety wokół pomarańczowych karłów najlepszym miejscem do poszukiwania życia

W poszukiwaniu życia poza Ziemią astronomowie szukają planet w tzw. „strefie zdatnej do zamieszkania” gwiazdy – czasami nazywanej „strefą Złotowłosej” – gdzie temperatury są odpowiednie, aby na powierzchni planety istniała woda w stanie ciekłym niezbędna dla wykształcenia życia w takiej formie, jakie znamy.

Pojawiający się pomysł, wspomagany trwającymi trzy dekady przeglądami gwiazd, jest taki, że istnieją gwiazdy ze „strefą Złotowłosej” – nie za gorące, nie za zimne, a przede wszystkim niezbyt gwałtowne, by posiadać planety przyjazne życiu.

Ponieważ nasze Słońce wykształciło życie na Ziemi przez prawie 4 mld lat, konwencjonalna mądrość sugerowałaby, że gwiazdy takie jak ta byłyby głównymi kandydatkami w poszukiwaniu innych potencjalnie nadających się do zamieszkania światów. W rzeczywistości gwiazdy nieco chłodniejsze i świecące słabiej niż nasze Słońce, sklasyfikowane jako karły typu K, są prawdziwymi „Złotowłosymi gwiazdami”, powiedział Edward Guinan z Uniwersytetu Villanova, Villanova, Pensylwania. „Karły typu K znajdują się w ‘słodkim miejscu’, a ich właściwości są pośrednie między rzadszymi, jaśniejszymi, ale żyjącymi krócej gwiazdami typu słonecznego (gwiazdy typu G) i liczniejszymi gwiazdami – czerwonymi karłami (gwiazdy typu M). Gwiazdy typu K, szczególnie cieplejsze, mają najlepsze ze wszystkich światy. Jeżeli szukasz planet nadających się do zamieszkania, obfitość gwiazdy typu K zwiększa szanse na znalezienie życia.”

W naszej galaktyce jest trzy razy więcej karłów typu K niż gwiazd takich jak nasze Słońce. Około 1000 gwiazd typu K znajdujących się w odległości 100 lat świetlnych od Słońca jest głównymi kandydatkami do eksploracji. Te tak zwane pomarańczowe karły żyją od 15 do 45 mld lat. Natomiast nasze Słońce, które jest już w połowie swojego życia, żyje zaledwie 10 mld lat. Jego stosunkowo szybkie tempo gwiezdnej ewolucji sprawi, że Ziemia stanie się w dużej mierze niezdatna do życia za zaledwie 1-2 mld lat. Gwiazdy typu słonecznego ograniczają czas, przez jaki atmosfera planety może pozostać stabilna. Wynika to z faktu, że za około miliard lat Ziemia będzie krążyć wokół cieplejszej (wewnętrznej) krawędzi strefy zdatnej do zamieszkania Słońca, która będzie przesuwała się na zewnątrz, gdy Słońce będzie stawało się cieplejsze i jaśniejsze. W rezultacie Ziemia zostanie wysuszona, ponieważ straci obecną atmosferę i oceany. W wieku 9 mld lat Słońce stanie się czerwonym olbrzymem, który może pochłonąć Ziemię.

Pomimo niewielkich rozmiarów, jeszcze liczniejsze czerwone karły, znane również jako karły typu M, mają jeszcze dłuższe czasy istnienia i wydają się być wrogie dla życia, jakie znamy. Planety krążące w wyjątkowo wąskiej ekosferze, która znajduje się bardzo blisko gwiazdy, są narażone na ekstremalne poziomy promieniowania rentgenowskiego i UV, które mogą być nawet setki tysięcy razy intensywniejsze niż te, które otrzymuje Ziemia od Słońca. Nieustanne fajerwerki z rozbłyskami i koronalnymi wyrzutami masy bombardują planety smoczym oddechem kipiącej plazmy i deszczem przenikających wysokoenergetycznych cząstek. Planety w ekosferze czerwonych karłów mogą być bardzo wcześnie wypalane do sucha i pozbawiane atmosfery. Prawdopodobnie mogłoby to uniemożliwić ewolucję planet w kierunku większej gościnności kilka milionów lat po ustąpieniu wybuchów czerwonych karłów. „Nie jesteśmy już tak optymistycznie nastawieni do szans na znalezienie życia wokół wielu gwiazd typu M” – powiedział Guinan.

Według badań Guinana, karły typu K nie mają mocno aktywnych pól magnetycznych, które zasilają potężne promieniowania rentgenowskie i UV oraz wybuchy energetyczne, dlatego też rzadziej wyrzucają rozbłyski. Planety towarzyszące uzyskałyby około 1/100 śmiertelnego promieniowania rentgenowskiego w porównaniu do tych krążących wokół bliskich ekosfer magnetycznie aktywnych gwiazd typu M.

W projekcie o nazwie „GoldiloKs” Guinan i jego kolega Scott Engle, współpracują ze studentami studiów licencjackich aby zmierzyć wiek, tempo rotacji oraz promieniowanie X i UV w próbkach głównie chłodniejszych gwiazd typu G i K. Do obserwacji wykorzystują Teleskop Hubble’a, Chandra oraz satelitę XMM-Newton. Czułe obserwacje teleskopem Hubble’a promieniowania UV wodoru zastosowano do oceny promieniowania z próbki około 20 pomarańczowych karłów.

Guinan i Engle odkryli, że poziomy promieniowania byłyby znacznie łagodniejsze dla wszelkich planet towarzyszących niż dla tych znajdujących się wokół czerwonych karłów. Gwiazdy typu K mają również znacznie dłuższe cykle życia, a zatem wolniejszą migrację ekosfery. Dlatego karły typu K wydają się idealnym miejscem do poszukiwania życia, i gwiazdy te pozwoliłyby na rozwój wysoko wyewoluowanego życia na planetach. W ciągu całego życia Słońca – 10 mld lat – gwiazdy typu K zwiększają swoją jasność zaledwie o 10-15%, dając biologicznej ewolucji znacznie dłuższy czas na rozwój zaawansowanych form życia niż na Ziemi.

Guinan i Engle przyjrzeli się bardziej interesującym gwiazdom typu K, wokół których znajdują się planety, w tym Kepler-442, Tau Ceti i Epsilon Eridani. (Dwie ostatnie były celem projektu Ozma z końca lat ‘50 XX w – pierwszej próby wykrycia transmisji radiowych od pozaziemskich cywilizacji).

„Kepler-442 jest godna uwagi, ponieważ ta gwiazda (klasyfikacja spektralna K5) posiada skalistą planetę Kepler-442g, która jest uważana za jedną z najlepszych planet zdatnych do zamieszkania. Jest to egzoplaneta, ponad dwukrotnie masywniejsza od Ziemi. Zatem układ Kepler-442 planeta w ekosferze wokół Złotowłosej gwiazdy” – powiedział Guinan.

W ciągu ostatnich 30 lat Guinan i Engle oraz ich uczniowie obserwowali różne typy gwiazd. Na podstawie swoich badań naukowcy ustalili związek między wiekiem gwiazdy, tempem rotacji, emisją promieniowania X i UV oraz aktywnością rozbłysków. Dane te zostały wykorzystane do zbadania wpływu promieniowania wysokoenergetycznego na atmosfery planet i możliwe życie.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
hubblesite

Dodaj komentarz

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.