On teada, et kõigil tähtedel on eluiga. See algab nende kujunemisest, seejärel jätkub nende põhijärjestuse faasis (mis moodustab suurema osa nende elust) enne surma lõppu. Enamasti tursuvad tähed oma elu põhijärjestuse faasist väljumisel kuni mitusada korda tavalisest suurusest, selle aja jooksul tarbivad nad tõenäoliselt kõiki planeete, mis tiirlevad neile lähedalt.
Planeedil, mis tiirleb tähest kaugemal (põhimõtteliselt väljaspool süsteemi "Frost Line"), võivad tingimused muutuda eluks piisavalt soojaks. Ja Cornelli ülikooli Carl Sagani instituudist pärit uute uuringute kohaselt võib selline olukord mõnede tähesüsteemide jaoks ulatuda miljarditesse aastatesse, põhjustades maapealse elu täiesti uusi vorme!
Ligikaudu 5,4 miljardi aasta pärast väljub meie Päike põhijärjestusest. Kui vesinikkütuse tuum on ammendatud, muutub sinna kogunenud inertne heeliumtuhk ebastabiilseks ja variseb oma raskuse all. See põhjustab tuuma soojenemist ja tihenemist, mis omakorda põhjustab Päikese suuruse kasvu ja sisenemist selle evolutsiooni faasi, mida nimetatakse punase hiiglasliku haru (RGB) faasiks.
See periood algab sellest, et meie Päikesest saab subgiant, kus selle suurus umbes poole miljardi aasta jooksul aeglaselt kahekordistub. Seejärel veedab see järgmine pool miljard aastat kiiremini laienedes, kuni see on 200 korda suurem kui praegune suurus ja mitu tuhat korda helendav. Seejärel saab see ametlikult punaseks hiiglaslikuks täheks, ulatudes lõpuks punktini, kus see ulatub Marsi orbiidist kaugemale.
Nagu me ühes eelmises artiklis uurisime, ei ela planeet Maa meie Päikesest, saades Punaseks hiiglaseks - ega ka Merkuuri, Veenust ega Marsi. Kuid väljaspool „Külmajoont”, kus on piisavalt külm, et lenduvad ühendid - näiteks vesi, ammoniaak, metaan, süsinikdioksiid ja vingugaas - jääksid külmunud olekusse, ülejäänud gaasihiiglased, jäähiiglased ja kääbusplaneedid jääksid ellu . Mitte ainult seda, vaid sisse tuleb ka ulatuslik sula.
Lühidalt, kui täht paisub, siis tõenäoliselt teeb selle “asustatav tsoon” sama, hõlmates Jupiteri ja Saturni orbiite. Kui see juhtub, võivad kunagised elamiskõlbmatud kohad - nagu Jovi ja Croniani kuud - äkki elamiskõlblikuks muutuda. Sama kehtib ka paljude teiste universumis olevate tähtede kohta, kes kõik, kes on eluea lõpus, saavad punasteks hiiglasteks.
Kui aga meie Päike jõuab punase hiiglase haru faasi, on temast oodata vaid 120 miljonit aastat. See pole päris piisav aeg, et uued eluvormid tekiksid, areneksid ja muutuksid tõeliselt keerukateks (st nagu inimesed ja muud imetajaliigid). Kuid hiljuti uuritud uuringu kohaselt, mis ilmus Astrofüüsikaline ajakiri - pealkirjaga „Peajärgsete järjestustähtede elamiskõlblik tsoon” - mõned planeedid võivad püsida meie Universumi teiste punaste hiiglaslike tähtede ümber elavana palju kauem - mõnel juhul kuni 9 miljardit aastat või kauem!
Vaadates seda, üheksa miljardit aastat on peaaegu kaks korda suurem kui praegune Maa vanus. Kui eeldada, et ka vaadeldavatel maailmadel on õige segu elementidest, on neil piisavalt aega, et tekitada uusi ja keerulisi eluvorme. Uuringu kaasautor professor Lisa Kaltennegeris on ka Carl Sagani instituudi direktor. Sellisena pole ta võõras universumi teistes osades elu otsima. Nagu ta ajakirjale Space Magazine selgitas:
„Leidsime, et planeedid - olenevalt sellest, kui suur on nende Päike (mida väiksem täht, seda kauem võib planeet elamiskõlblikuks jääda) - võivad kena ja soojana püsida kuni 9 miljardit aastat. See teeb vanast tähest huvitava koha, kust elu otsida. See võis alata pinnast (nt külmunud ookeanis) ja siis, kui jää sulab, pääsevad atmosfääri gaasid, mida elu sisse ja välja hingab - mis võimaldab astronoomidel neid elu allkirjadena kätte saada. Või väikseimate tähtede jaoks võib aeg, kus varem külmunud planeet võib olla kena ja soe, kuni 9 miljardit aastat. Seega võiks elu sel ajal isegi alata. "
Kasutades oma uurimisel olemasolevaid tähtede mudeleid ja nende evolutsiooni - st ühemõõtmelist radiatiiv-konvektiivset kliima- ja tähekujulisi evolutsioonimudeleid - suutsid Kaltenegger ja Ramirez arvutada asustatavate tsoonide (HZ) vahemaad põhijärgse jada ümber (MS-järgsed) tähed. Ramses M. Ramirez - Carl Sagani instituudi teadustöötaja ja töö juhtiv autor - selgitas kosmoseajakirjale uurimisprotsessi e-posti teel:
„Me kasutasime tähe evolutsioonilisi mudeleid, mis räägivad meile, kuidas tähe suurused, peamiselt heledus, raadius ja temperatuur muutuvad aja jooksul, kui täht vananeb läbi punase hiiglasliku faasi. Kasutasime ka kliimamudelit, et seejärel arvutada, kui palju energiat iga täht väljastab elamiskõlbliku tsooni piiridel. Teades seda ja ülalmainitud tähe heledust, saame arvutada kaugused nende elamiskõlblike tsoonide piirideni. ”
Samal ajal kaalusid nad, kuidas selline tähekujuline areng võiks mõjutada tähe planeetide atmosfääri. Tähe laienedes kaotab see massi ja väljub päikesetuule kujul väljapoole. Tähe lähedal orbiidil liikuvate planeetide või madala pinnagravitatsiooniga planeetide korral võivad nad osa atmosfääri või osa sellest lõhkeda. Teisest küljest suudaksid piisava massiga (või ohutule kaugusele paigutatud) planeedid säilitada suurema osa oma atmosfäärist.
"Sellest massikaotusest tulenevad tähetuuled hävitavad planeedi atmosfääri, mille arvutame ka ajafunktsioonina," ütles Ramirez. „Kuna täht kaotab massi, säilitab päikesesüsteem väljapoole liikumisega nurkkiiruse. Seega võtame arvesse ka seda, kuidas orbiidid ajaga välja liiguvad. ” Kasutades mudeleid, mis hõlmasid tähtede ja atmosfääri kadude määra punase hiiglasliku haru (RGB) ja asümptotilise hiiglasliku haru (AGB) tähefaasides, suutsid nad kindlaks teha, kuidas see mängib planeetide jaoks, mille suurus ulatub ülitäpsest Kuud supermaadesse.
Nad leidsid, et planeet võib jääda HS-i järgsesse HZ-sse eoneid või rohkem, sõltuvalt sellest, kui täht on kuum, ja leida metalle, mis on sarnased meie Päikesega. Nagu Ramirez selgitas:
„Peamine tulemus on see, et maksimaalne aeg, mille jooksul planeet võib jääda kuumade tähtede punasesse hiiglaslikku asustatavasse tsooni, on 200 miljonit aastat. Meie kõige lahedama tähe (M1) jaoks on maksimaalne aeg, mille jooksul planeet viibib selles punases hiiglaslikus asustatavas tsoonis, 9 miljardit aastat. Nendes tulemustes eeldatakse metallisuse taset, mis on sarnane meie Päikese omaga. Suurema metallide sisaldusega tähel kulub mittemetallide (H, He..etc) sulandumiseks kauem aega ja seega võivad need maksimaalsed ajad veel pisut suureneda, kuni umbes kahekordseks. ”
Meie päikesesüsteemi kontekstis võib see tähendada, et mõne miljardi aasta pärast võivad sellised maailmad nagu Europa ja Enceladus (mille puhul juba kahtlustatakse, et nende jäise pinna all on elu) saada täisväärtuslike elamiskõlblikeks maailmadeks. Nagu Ramirez ilusti kokku võttis:
„See tähendab, et põhijärgne järjestus on veel üks potentsiaalselt huvitav staaride evolutsiooni faas elamiskõlblikkuse aspektist. Pikka aega pärast seda, kui laienev, kasvav punane hiidtäht on planeetide sisemise süsteemi muutnud hiiglaslikuks tühermaaks, võivad kaosest kaugemal olla potentsiaalselt asustatavad elukohad. Kui need on külmunud maailmad, nagu näiteks Europa, sulaks jää, avades potentsiaalselt kogu olemasoleva elu. Sellist olemasolevat elu võivad tulevikus tuvastada atmosfääri biosignatuure otsivad missioonid / teleskoobid.”
Kuid võib-olla kõige põnevam eemaldus nende teadusuuringutest oli nende järeldus, et tähed, kes tiirlevad nende tähe MS-järgses piirkonnas elavates tsoonides, teevad seda vahemaa tagant, mis muudab nad otsese pildistamise tehnika abil tuvastatavaks. Nii et vanemate tähtede ümber elu leidmise tõenäosus pole parem kui seni arvati, ei tohiks meil olla probleeme nende praeguse eksoplaneedi jahipidamise tehnikate abil jälitamiseks!
Samuti väärib märkimist, et Kaltenegger ja dr Ramirez on esitanud avaldamiseks teise paberi, milles nad sisaldavad 23 punase hiiglasliku tähe loendit Maa 100 valgusaasta jooksul. Teadmine, et need tähed, kes kõik asuvad meie tähe naabruses, võiksid elamiskõlblikes tsoonides leida eluohtlikke maailmu, peaks lähiaastatel pakkuma planeedi jahimeestele lisavõimalusi.
Ja vaadake kindlasti seda videot Cornellcastist, kus prof Kaltenegger jagab seda, mis inspireerib tema teaduslikku uudishimu ja kuidas Cornelli teadlased töötavad maavälise elu tõendite leidmise nimel.
