Iskanje zunajzemeljskega življenja zunaj našega Osončja je trenutno osredotočeno na zunajtelesne planete znotraj 'območja bivanja' eksoplanetarnih sistemov okoli zvezd, podobnih Soncu. Iskanje planetov, ki so podobni Zemlji okoli drugih zvezd, je glavni cilj Nasine misije Kepler.
Bivalno območje (HZ) okoli zvezde je glede na dovolj gosto atmosfero opredeljeno kot obseg razdalj, na katerih bi lahko na površini zemeljskega planeta obstajala tekoča voda. Kopenski planeti so na splošno opredeljeni kot skalnati in po velikosti in masi podobni Zemlji. Tu je prikazana vizualizacija bivalnih območij okoli zvezd različnih premerov ter svetlosti in temperature. Rdeča regija je prevroča, modra regija je prehladna, zeleno pa ravno prav za tekočo vodo. Ker je to mogoče opisati, se HZ imenuje tudi "Zlata zlati noki".
Običajno mislimo, da so planeti okoli drugih zvezd podobni našemu sončnemu sistemu, kjer silo planetov kroži z eno samo zvezdo. Čeprav je teoretično mogoče, so znanstveniki razpravljali o tem, ali bodo planeti kdaj našli okoli parov zvezd ali več zvezdnih sistemov. Nato so septembra 2011 raziskovalci v Nasini misiji Kepler napovedali odkritje Kepler-16b, hladnega, plinastega planeta velikosti Saturna, ki kroži okoli zvezd, kot je izmišljeni Tatooine iz Vojne zvezd.
Ta teden sem imel priložnost zaslišati enega od mladih pušk, ki preučujejo eksoplanete, Billyja Quarlesa. Ponedeljek sta Billy in njegovi soavtorji, profesor Zdzislaw Musielak in izredni profesor Manfred Cuntz, na sestanku AAS v Austinu v Teksasu predstavili svoje ugotovitve o možnostih zemeljskih planetov znotraj bivalnih območij Kepler 16 in drugih krožnih zvezdnih sistemov. .
"Za določitev bivalne cone izračunamo količino toka, ki se pojavi na predmetu na določeni razdalji," je pojasnil Billy. »Upoštevali smo tudi, da bodo različni planeti z različno atmosfero drugače zadrževali toploto. Planet z resnično šibkim efektom toplogrednih plinov je lahko bližje zvezdam. Za planet z veliko močnejšim efektom toplogrednih plinov bo stanovanjsko območje še bolj.
"V naši posebni raziskavi imamo planet, ki kroži okoli dveh zvezd. Ena od zvezd je veliko svetlejša od druge. Tako veliko svetlejše, da smo tok, ki prihaja iz manjše zvezde manjše spremljevalke, povsem prezrli. Torej je naša opredelitev območja bivanja v tem primeru konzervativna ocena. "
Quarles in njegovi sodelavci so opravili obsežne numerične študije o dolgoročni stabilnosti planetarnih orbitov znotraj Keplerja 16 HZ. "Stabilnost orbite planeta je odvisna od oddaljenosti od binarnih zvezd," je dejal Quarles. "Bolj ko so bolj stabilni, ker so manj vznemirjenja zaradi sekundarne zvezde."
V sistemu Kepler 16 so planetarne orbite okoli primarne zvezde stabilne le do 0,0675 AU (astronomske enote). "To je znotraj notranje meje stanovanja, kjer prevzame učinek izpustov toplogrednih plinov," je pojasnil Billy. To vse prej kot izključuje možnost bivanja planetov v neposredni orbiti okoli primarne zvezde para. Ugotovili so, da so orbite v coni Goldilocks daleč, okoli para zvezd z nizko maso Kepler 16, stabilne na časovnih lestvicah več ali več let, kar daje možnost, da bi se življenje lahko razvijalo na planetu znotraj tega HZ.
Na okrogli orbiti Kepler 16b, približno 65 milijonov milj od zvezd, je na zunanjem robu tega območja bivanja. Ker je 16b plinski velikan, ni vesoljski planet. Vendar zemeljska luna, a Luna zlatokosa, bi lahko v orbiti okoli tega planeta zdržal življenje, če bi bil dovolj masiven, da bi ohranil ozračje, podobno Zemlji. "Ugotovili smo, da je v orbiti okoli Kepler-16b možen bivalni eksoon," je dejal Quarles.
Quarlesa sem vprašal, kako zvezdna evolucija vpliva na te cone zlatokosa. Rekel mi je: "V življenjski dobi sistema je treba upoštevati več stvari. Eden od njih je, kako se zvezda skozi čas razvija. V večini primerov se stanovanjsko območje začne zapreti in nato počasi odteče. "
Med glavnim življenjskim zaporedjem zvezde jedrsko sežiganje vodika nabira helij v njegovem jedru, kar povzroča zvišanje tlaka in temperature. To se hitreje pojavlja pri zvezdah, ki so bolj kovinske in nižje. Te spremembe vplivajo na zunanja območja zvezde, kar ima za posledico stalno povečanje svetilnosti in učinkovite temperature. Zvezda postane bolj svetleča, zaradi česar se HZ premakne navzven. Zaradi tega gibanja bi lahko planet v HZ na začetku glavne zaporedje zvezde postal prevroč in sčasoma neprimeren. Podobno lahko nevsiljiv planet, ki je bil prvotno zunaj HZ, lahko odmrzne in omogoči začetek življenja.
"Za svojo študijo smo prezrli del evolucije zvezd," je povedal glavni avtor Quarles. "Milijone let smo upravljali z modeli, da bi videli, kje je bivalno območje za tisti del življenjskega cikla zvezde."
Biti na pravi razdalji od svoje zvezde je le eden od potrebnih pogojev, da se planet lahko naseli. Pogoji bivanja na planetu zahtevajo različne geofizične in geokemične pogoje. Številni dejavniki lahko preprečijo ali ovirajo bivalnost. Na primer, planetu lahko primanjkuje vode, gravitacija je lahko prešibka, da bi ohranila gosto atmosfero, hitrost velikih vplivov je lahko previsoka ali pa minimalnih sestavin, potrebnih za življenje (o katerih se še vedno razpravlja), morda ni.
Ena stvar je jasna. Tudi z vsemi življenjskimi zahtevami, kot jih poznamo, se zdi, da okoli drugih zvezd obstaja veliko planetov in zelo verjetno, Lune zlatokosov okoli planetov, ki krožijo v območjih, v katerih živijo zvezde naše galaksije, se zdi, da je zaznavanje življenja v atmosferi planeta ali lune okoli drugega Sonca videti le vprašanje časa.
