Ārpuszemes dzīves meklējumi ārpus mūsu Saules sistēmas pašlaik ir vērsti uz ekstrasolāru planētām eksoplanētu sistēmu “apdzīvojamās zonās” ap zvaigznēm, kas līdzīgas Saulei. NASA Keplera misijas galvenais mērķis ir atrast Zemei līdzīgas planētas ap citām zvaigznēm.
Apdzīvojamā zona (HZ) ap zvaigzni ir definēta kā attālumu diapazons, kurā šķidrs ūdens varētu pastāvēt uz sauszemes planētas virsmas, ņemot vērā pietiekami blīvu atmosfēru. Zemes planētas parasti definē kā akmeņainas un pēc lieluma un masas līdzīgas Zemei. Šeit parādīts apdzīvojamo zonu ap zvaigznēm ar dažādu diametru un spilgtumu un temperatūru. Sarkanais reģions ir pārāk karsts, zils ir pārāk auksts, bet zaļais reģions ir piemērots tieši šķidram ūdenim. Tā kā to var aprakstīt šādā veidā, HZ tiek saukts arī par “Goldilocks zona”.
Parasti mēs domājam, ka planētas ap citām zvaigznēm ir līdzīgas mūsu Saules sistēmai, kur planētu atlikums riņķo ap vienu zvaigzni. Lai arī teorētiski tas ir iespējams, zinātnieki diskutēja par to, vai planētas kādreiz tiks atrastas ap zvaigžņu pāriem vai vairākām zvaigžņu sistēmām. Tad 2011. gada septembrī NASA misijas Kepler pētnieki paziņoja par Kepler-16b, aukstas, gāzveida, Saturna lieluma planētas, kas riņķo ap zvaigžņu pāri, atklāšanu, piemēram, Zvaigžņu karu izdomātais Tatooine.
Šonedēļ man bija iespēja intervēt vienu no jaunajiem ieročiem, kas studē eksoplanetes, Billy Quarles. Pirmdien Bilijs un viņa līdzautori, profesors Zdzislavs Musielak un asociētais profesors Manfreds Cuntz AAS sanāksmē Austinā, Teksasā, iepazīstināja ar saviem atklājumiem par Zemei līdzīgu planētu iespējamību Keplera 16 apdzīvojamās zonās un citās aprites zvaigžņu sistēmās. .
“Lai definētu apdzīvojamo zonu, mēs aprēķinām plūsmas daudzumu, kas notiek uz objektu noteiktā attālumā,” skaidroja Bilijs. “Mēs arī ņēmām vērā, ka dažādas planētas ar atšķirīgu atmosfēru siltumu saglabās atšķirīgi. Planēta ar patiešām vāju siltumnīcas efektu var būt tuvāk zvaigznēm. Planētai ar daudz spēcīgāku siltumnīcas efektu apdzīvojamā zona atradīsies tālāk. ”
„Šajā konkrētajā pētījumā mums ir planēta, kas riņķo ap divām zvaigznēm. Viena no zvaigznēm ir daudz gaišāka par otru. Tik daudz spilgtāk, ka mēs pavisam ignorējām plūsmu, kas nāk no mazākās līdzenākās zvaigznes. Tātad mūsu apdzīvojamās zonas definīcija šajā gadījumā ir konservatīva aplēse. ”
Kvarls un viņa kolēģi veica plašus skaitliskus pētījumus par planētu orbītu ilgtermiņa stabilitāti Keplera 16 HZ. "Planētas orbītas stabilitāte ir atkarīga no attāluma no binārajām zvaigznēm," sacīja Kvarls. "Jo tālāk, jo stabilāki viņi mēdz būt, jo sekundārā zvaigzne mazāk traucē."
Keplera 16 sistēmai planētu orbītas ap primāro zvaigzni ir stabilas tikai līdz 0,0675 AU (astronomiskās vienības). "Tas ir labi iekšējā apdzīvošanas robežas iekšienē, kur pārņem bēgošais siltumnīcas efekts," skaidroja Bilijs. Tas viss, izņemot, izslēdz iespēju apdzīvojamām planētām atrasties tuvu orbītā ap pāra primāro zvaigzni. Viņi atklāja, ka orbītas Goldilocks zonā tālāk ap Keplera 16 mazmasas zvaigznīšu pāri ir stabilas miljons gadu vai ilgākā laika skalā, nodrošinot iespēju, ka dzīvība varētu attīstīties uz planētas šajā HZ.
Keplera 16b riņķveida riņķveida orbīta, apmēram 65 miljonu jūdžu attālumā no zvaigznēm, atrodas šīs apdzīvojamās zonas ārējā malā. Būdams gāzes gigants, 16.b nav apdzīvojama sauszemes planēta. Tomēr Zemei līdzīgs mēness, a Goldilocks Mēness, orbītā ap šo planētu varētu saglabāt dzīvību, ja tā būtu pietiekami masīva, lai saglabātu Zemei līdzīgu atmosfēru. "Mēs noteicām, ka orbītā ap Kepler-16b ir iespējams apdzīvojams eksomons," sacīja Kvarls.
Es jautāju Quarles, kā zvaigžņu evolūcija ietekmē šīs Goldilocks zonas. Viņš man teica: “Ir daudz lietu, kas jāapsver visas sistēmas darbības laikā. Viens no tiem ir tas, kā zvaigzne laika gaitā attīstās. Vairumā gadījumu apdzīvojamā zona sākas tuvu un tad lēnām izzūd. ”
Zvaigznes galvenās kārtas laikā ūdeņraža kodoldegšana tās kodolā uzkrāj hēliju, izraisot spiediena un temperatūras paaugstināšanos. Tas notiek ātrāk zvaigznēs, kuras ir masīvākas un zemākas metāliskuma. Šīs izmaiņas ietekmē zvaigznes ārējos reģionus, kā rezultātā vienmērīgi palielinās spīdums un faktiskā temperatūra. Zvaigzne kļūst gaišāka, liekot HZ virzīties uz āru. Šīs kustības dēļ planētas HZ zvaigznītes galvenās kārtas laikā var kļūt pārāk karsta un galu galā nedzīvojama. Līdzīgi arī nelietīga planēta, kas sākotnēji atrodas ārpus HZ, var atkausēt un dot iespēju dzīvībai sākties.
"Savam pētījumam mēs ignorējām zvaigžņu evolūcijas daļu," sacīja galvenā autore Kvares. "Mēs savus modeļus vadījām miljons gadu, lai redzētu, kur apdzīvojamā zona bija šai zvaigznes dzīves cikla daļai."
Atrodoties pareizajā attālumā no tās zvaigznes, ir tikai viens no nepieciešamajiem nosacījumiem, lai planēta būtu apdzīvojama. Apdzīvojamiem apstākļiem uz planētas nepieciešami dažādi ģeofizikālie un ģeoķīmiskie apstākļi. Daudzi apstākļi var novērst vai kavēt apdzīvojamību. Piemēram, planētai var pietrūkt ūdens, gravitācijas spēks var būt pārāk vājš, lai saglabātu blīvu atmosfēru, lielu triecienu ātrums var būt pārāk augsts, vai arī dzīvības nepieciešamās minimālās sastāvdaļas (kuras joprojām tiek apspriestas) var nebūt.
Skaidrs ir viens. Pat ievērojot visas dzīves prasības, kādas mēs to zinām, šķiet, ka ap citām zvaigznēm ir daudz planētu, un ļoti iespējams, Goldilocks pavadoņi ap planētām, kas riņķo ap mūsu galaktikas apdzīvojamām zvaigžņu zonām, ka dzīvības paraksta noteikšana planētas vai mēness atmosfērā ap citu Sauli šķiet tikai laika jautājums.
