Pildikrediit: John Rowe
Maalaadsete planeetide otsingud algavad päikeselaadsete tähtede otsimisega. Astronoom Maggie Turnbullil paluti koostada lühike nimekiri kolmekümnest kandidaaditähest, mis ühtisid meie Päikesega, 2350 tähe hulgast, mis asuvad meist saja valgusaasta kaugusel. Seda lühikest loendit, sealhulgas 37 kalliskivi, kasutab Maapealse planeedi otsingu missioon, mis otsib elamiskõlblikke planeete otsides Maa sarnaselt planeedilt hapniku või vee nähtavat valgust - kindel märk elust.
Tähtkuju kolmekümne seitsmes läänepoolseim täht Kaksikud on kollakasoranž täht nagu meie oma päike. Tähe nimi on 37 Geminorum, kuid astrofüüsiku Margaret Turnbulli jaoks on täht eriline, kuna see pakub juhtumianalüüsi, et kaaluda, mida võiks pidada sobivaks kandidaadiks elamiskõlblike planeetide varjamiseks.
Tähtede nimekirja koostamisel, mis võivad toetada vedela vee ja hapnikuga planeete, peab ta välistama äärmuslikud päikesed: kas liiga noored või liiga vanad, pöörlevad liiga kiiresti või on piisavalt heleduseta, et tekitada kliimakaos mis tahes läheduses olev maailm.
56,3 valgusaasta kaugusel peab täht 37 Gem veel näitama märguandeid selliste planeetide või mis tahes planeetide olemasolust - kuid tulevased NASA ja Euroopa teleskoobid otsivad tähti nagu 37 Gem, kuna need võivad jagada mõned samad omadused, mis tegid meie enda päikesesüsteemi elamiskõlblikuks. Maapealsete teleskoopide abil on seni leitud üle 100 ekstrasolaarse planeedi ja hinnangud selliste galaktikate koguarvu kohta meie galaktikas võivad kokku ulatuda miljardites kandidaadimaailmades.
Tucsoni Arizona ülikoolist töötades paluti Maggie Turnbullil koostada lühike nimekiri kolmekümnest tähtkandidaadist, kes meenutasid kõige rohkem teisi päikesi, mis suudavad toetada elutingimusi. Alustades oma otsingut vähem kui saja valgusaasta kaugusel asuvate tähtede hulgast, saadi umbes 2350 tähte, mida edasi kaaluda.
Turnbull tutvustas hiljuti oma tulemusi NASA kosmoseteleskoobi projekti Terrestrial Planet Finder (TPF) teadlaste rühmale, mis otsib elamiskõlblikke planeete, kasutades nähtavat valgust, millel on Maa ja vee või hapniku allkiri - tüüpi planeet. Pärast TPF-i kavandatud käivitamist 2013. aasta paiku jälgib ta Euroopa Darwini projekti, mis hõlmab kuut kosmoseteleskoopi.
Tähtede loetelu kahandati veelgi suuremast loendist (17 129 tähte 450 valgusaasta jooksul ehk 140 parselit), mille Turnbull ja SETI instituudi nõunik Jill Tarter avaldasid esmakordselt ajakirjas Astrophysical Journal. See nimekiri sai tuntuks kui läheduses asuvate elustatavate tähesüsteemide kataloog (või HabCat). Nende augustis avaldatud artikkel pealkirjaga „SETI-sihteesmärkide valimine: I. Lähedalasuvate elustatavate tähesüsteemide kataloog“ laiendas eelnevate kandidaatide loendeid peaaegu kümme korda ehk suurusjärku.
Keerulise elu toetamiseks peab kandidaattäht olema õige värvi, heleduse ja vanusega. Kui see on keskealine täht nagu meie oma, siis on see läbi põlenud piisavalt sulanduvaid kergeid elemente, et toota raskemaid metalle nagu raud, kuid mitte nii vana, et see kokku kukub või nii noor, et elu on vaid kauge tulevikuväljavaade. Selle põhjal, milliseid fragmente me teame, kui keeruline elu Maa peal ilmus, on Turnbull'i otsingu eesmärk leida tähtede kuldnokk, mis näib olevat just õige.
Miks siis 37 kalliskivi?
37 Geminorum asub Kaksikute tähtkuju loodeosas, mis on nimetatud Kaksikute järgi. Hea tagaaia teleskoobiga amatöör-astronoomide jaoks on nähtav 37 Gem. Kreeka mütoloogias purjetasid Kaksikud Kaksikud koos Jasoniga kuldfliisi otsingul; tormi ajal aitasid kaksikud päästa oma laeva ARGO uppumisest ja nii said tähtkujud meremehed palju väärtustatud.
Enamik tähti nagu Gem 37 on rühmitatud vähestesse spektriklassidesse, mis põhinevad laias laastus nende poolt eraldatava valguse värvusel. Tähekogumikus, mida nimetatakse Henry Draperi kataloogiks, loetletakse spektraalklassid seitsmes laias kategoorias, kuumimatest kuni kõige lahedamateni. Neid tüüpe tähistatakse temperatuuri langemise järjekorras tähtedega O, B, A, F, G, K ja M. Nomenklatuuri juured on pikka aega vananenud ideed tähe evolutsiooni kohta, kuid terminoloogia jääb alles. Meie päike, mida on peenema skaala järgi klassifitseeritud tüüpiliseks 'G2V' kääbuseks, on umbes 4,5 miljardit aastat vana. Kandidaaditäht, 37 Gem, on samamoodi keskealine, kuid mõne aasta võrra vanem, 5,5 miljardit aastat vanem.
G-tüüpi tähtede nagu meie oma (ja 37 gemi) spektrites domineerivad teatud keemilised elemendid, millele annavad märku nende iseloomulikud spektraaljooned (või emissioonid). Kõige enam huvitavad elemendid on metallid, eriti raua, kaltsiumi, naatriumi, magneesiumi ja titaani poolest rikaste täheallkirjade jaoks. Võrreldes meie päikese klassifikatsiooniga tüüpiliseks G2V kääbuseks, on 37 Gemil astronoomilises mõttes pisut kuumem temperatuur. Seega on Turnbull'i peamine valik - 37 Gem - kataloogitud kui G0V kääbus - see tähendab ka kollakasoranži põhijärjestuse kääbustähte. Kuna G-tähti iseloomustab nende metalliliste joonte olemasolu ja nõrgad vesinikuspektrid, on neil ühine vanus, mass ja heledus.
Vastasel juhul on 37 kalliskivi meie päikeselise kaksiku lähedal või Kaksikute sarnane Päikesega: 1,1 korda suurem meie päikese massist, 1,03 korda selle läbimõõdust ja 1,25 korda suuremast heledusest.
Heledused on "võib-olla kõige olulisem teave", ütles Turnbull ajakirjale Astrobiology, "mida kasutame läheduses asuvate tähtede elamiskõlblikkuse määramisel" keeruka elu jaoks, kuna heledus näitab, millises elufaasis täht asub, ja see omakorda dikteerib, kui kaua täht jääb stabiilseks.
Ajakirjas Astrobiology oli võimalus rääkida Maggie Turnbulliga Tucsoni Stewardi observatooriumis, kuidas valida tähekandidaate elamiskõlblikuks.
Astrobioloogia ajakiri (AM): Teie hiljutine uuring hakkas vaatama umbes 100 valgusaasta kaugusel meie Päikesest ja kõik tähed sellest raadiusest sissepoole, eks? See oli otsingu alustamiseks visuaalne sfäär?
Margaret Turnbull (MT): 30 parselli (90 valgust) vahel on umbes 2350 Hipparcos tähte
aastat), maapealse planeedi leidja (TPF) missiooni maksimaalne kaugus. Sellel kaugusel on umbes 5000 tähte, kuid me vaatame ainult Hipparcos tähti, nii et minu stardinimekiri on 2350 tähte pikk.
OLEN: Kas olete kunagi saanud tagaaia teleskoobi kätte, et näha 37 Gemit?
MT: See peaks kindlasti olema tagaaia teleskoobiga nähtav, aga ei, ma pole seda oma silmaga vaadanud! Fotomeetria (selle heleduse mõõtmine) ja spektroskoopia (selle koostise mõõtmise) tõttu, mida ma vaatasin, tunnen, et “tean” seda, ilma et oleksin seda kunagi näinud.
Kuid 37 Gem jaoks on vaja rohkem tähele panna. Näiteks peame selle tähe kõrge eraldusvõimega infrapunakujutise tegema enne, kui saame öelda, et see peaks olema sihtmärk - kui avastame, et ümberringi hõljub palju prahti, peame selle nimekirjast eemaldama.
OLEN: Kas täht, 37 Gem, erines tunduvalt kahekümne parima kandidaadi nimekirjas olevast numbrist nr kaks?
MT: Tegelikult on “parimad” tähed kõik üksteisega väga sarnased ja tegelikult pole neid mõistma hakata mõistma. 37 Gem juhtub olema üks lähimaid tähti, mis vastab ka insenerikriteeriumidele, nii et praegu tundub see väga hea kandidaat TPF-i otsinguks.
OLEN: Milline täht oli lihtsalt uudishimu pärast nimekirjas ametlikult number kaks?
MT: Kui vaatate ainult kolmkümmend tähte, on parem, kui nad kõik on number üks. See tähendab, et iga täht, mida me vaatleme, peab missioonile esmajärjekorras huvi pakkuma, sest meil pole aega raisata. Oleme endiselt peamise missiooni eesmärgi täpselt määratlemisel.
Kui eesmärk on vaadelda spektritüüpide vahemikku, võivad tipptähed sisaldada väga lähedal asuvaid K- või M-tähti, kuid kui eesmärk on vaadata 30 kõige Päikesele sarnasemat tähte, siis sellised tähed nagu 18 Sco (päikeseenergia) kaksikud 14 Scarpiuse tähtkuju kohal, beeta-CVn (“hagijas”) või 51 Peg (“Pegasus”, lendav hobune) võivad lõpuks olla meie parimad panused.
OLEN: Kas puuduvad üks või kaks tükki andmeid, mis aitaksid klassifikaatoril tähekandidaatide osas paremini lihvida?
MT: Praegusel ajal on suure eraldusvõimega infrapunakujutis puuduvatest andmetest, mida me kindlasti vajame. Me peame teadma, kas neil tähtedel on tolmuseid prügikettaid, mis muudaks seal tiirlevate planeetide tuvastamise raskeks.
Päikesel on märkimisväärses koguses sodiaagi tolmu, sest Jupiter segab pidevalt asteroidi vööd ja asteroidide põrkumisel lisavad nad Päikesesüsteemi tolmu.
Sarnane tolmutase teiste tähtede ümber ei pruugi meie võimalusi planeete näha, kuid me tahaksime seda kindlasti minimaalsena hoida.
OLEN: Millised on teie tulevikuplaanid täheloendis Maapealse planeedi leidja ja Darwini missiooni toetuseks?
MT: Ma ei ole veel oma lõplikku nimekirja esitanud TPF-i teaduse töörühmale 18. ja 19. novembril USA mereväe vaatluskeskuses kohtumisel teistega, kes koostavad oma nimekirju.
Olen oma metoodikat rühmale juba esitanud, kuid nüüd kohtume inseneridega, kes selgitavad meile instrumendi piiranguid ja me peame loetelu veelgi täpsustama, et kohandada nende kriteeriume.
Nende kriteeriumid hõlmavad järgmisi asju: kui kaaslane võib olla mitu kaaresekundit, isegi kui kaaslane ei muretse planeedi stabiilsuse pärast, sest lisavalgus saastab vaatevälja; ei saa vaadata tähti, mis on õhemad kui umbes 6. suurusjärk; saab kogu aasta vältel vaadata päikesest vähemalt ~ 60 kraadi kaugusel olevaid tähti jne.
OLEN: Avaldasite oma esimese elamiskõlblike tähtede kataloogi selle aasta augustis ja sellel klassifikatsioonil on teine osa. Millised on HabCat II osa peamised plaanid?
MT: Jill Tarter ja mina esitasime hiljuti teise dokumendi SETI sihtrühma kohta, mis ilmub detsembris Astrophysical Journal Supplements'is. Selles artiklis on esitatud vanade kõrge metallilisusega avatud klastrite loetelu, lähimad 100 tähte sõltumata tähetüübist ja umbes 250 000 põhijärjestuse tähte Tycho kataloogist - neid kõiki vaatab Alleni teleskoobi massiiv (ATA) igal ajal, kui HabCat star pole meil jälgimiseks saadaval.
Esmasele ATA-talale osutavad raadioastronoomid ja nad teevad oma sihtmärkidest väga kõrge eraldusvõimega kaarte, jälgides samal ajal SETI jaoks HabCat tähti (või tähti 2 meie loendis).
OLEN: Lõpuks, kas missioonid, Kepler ja TPF, kavandavad selliseid lisaseadmeid, mis võimaldaksid oma vaatlustes tuvastada antud tähe jaoks rohkem Maasuuruseid planeete, mitte ainult gaasihiiglasi?
MT: Jah. Kepler annab meile teada, kui tavalised on maapealsed planeedid, jälgides tuhandeid päikesesarnaseid tähti transiidi ajal - isegi seal, kus planeet tegelikult kulgeb ringi tiirleva tähe ees, ja blokeerib ajutiselt vähese tähe valguse.
Maapealse planeedi leidja jälgib seda, pildistades lähimate tähtede ümber tiirlevaid planeete ja öeldes meile spektrite abil, kas neil planeetidel on atmosfääri.
Saame otsida vett, hapnikku ja süsinikdioksiidi ning kui meil veab, võime näha isegi otseseid märke elust taimestiku allkirja või tugeva atmosfääri tasakaalustamatuse kujul, näiteks hapniku ja metaani samaaegne olemasolu ( taimede ja metanogeensete bakterite samaaegsele esinemisele Maal).
Mis järgmiseks
Mis tahes missioon teiste tähtede ümber paiknevate maapealsete planeetide tuvastamiseks ja spektroskoopiliseks iseloomustamiseks peab olema kavandatud nii, et see suudaks tuvastada erinevat tüüpi maapealseid planeete, millel oleks kasulik tulemus. Selliseid missioone uuritakse praegu - Maapealse planeedi leidjat (TPF) juhib NASA ja Darwinit Euroopa Kosmoseagentuur ESA. TPF / Darwini peamine eesmärk on anda andmeid bioloogidele ja atmosfääri keemikutele.
TPF / Darwini kontseptsioon sõltub eeldusest, et ekstrasolaarsete planeetide elujõulisust saab kontrollida spektroskoopiliselt. Sellise eelduse paikapidavuseks peame vastama järgmistele küsimustele. Mis teeb planeedi elamiskõlblikuks ja kuidas neid saab eemalt uurida? Millist mitmekesist mõju võib elustik avaldada planeedi atmosfääri spektritele? Milliseid valepositiivseid võime oodata? Millised on tõenäoliselt atmosfääri evolutsiooniajalood? Ja eriti, mis on kindlad elunäitajad?
TPF / Darwin peab uurima läheduses asuvaid tähti planeedisüsteemide osas, mille asustatavates tsoonides on maapealse suurusega planeedid (“Maa-sarnased” planeedid). Spektroskoopia abil peab TPF / Darwin kindlaks tegema, kas neil planeetidel on atmosfäär, ja kontrollima, kas need on elamiskõlblikud.
Kepleri missioon on kavas käivitada ka päikese orbiidile oktoobris 2006. Kepler on ette nähtud missiooniks, mille abil saab kindlaks teha paljude tähtede asustatava tsooni lähedal asuvate siseplaneetide sageduse. Kepler jälgib samaaegselt meie galaktilises "naabruses" 100 000 tähte, kes otsivad iga tähe ümber asustatavas tsoonis Maa-suuruseid või suuremaid planeete - mitte liiga kuuma, mitte liiga külma tsooni, kus võib esineda vedelat vett. planeet.
Kepleri juhtiv uurija William Borucki NASA Amesist, et rõhutada raskusi, mida on raske avastada kauge tähe ümber tiirleva Maa suuruse planeedil, võtab Päikese ketta katmiseks 10 000 maad. NASA hinnangul peaks Kepler avastama 50 maapealset planeeti, kui enamik neist on Maa suurusega, 185 planeeti, kui enamik neist on Maast 30 protsenti suuremad, ja 640, kui enamik neist on Maa suurusest 2,2 korda suurem. Lisaks sellele oodatakse, et Kepler leiab nende tähtede lähedalt peaaegu 900 hiiglaslikku planeeti ja umbes 30 hiiglast, kes tiirlevad Jupiteri-sarnastel kaugustel nende vanematest tähtedest.
Kuna enamik gaasi hiiglaslikest planeetidest, mis on siiani orbiidil oma tähtedele palju lähemal kui Jupiter Päikesele, usub Borucki, et nelja kuni kuue aasta pikkuse missiooni ajal leiab Kepler suure osa planeetidest tähtede lähedal. Kui see osutub tõeks, ütleb ta: "Me loodame leida tuhandeid planeete."
Tänapäevaseid meetodeid kasutades oleks astronoomidel tänapäeval tähe 37 Gem tähe ümber väga keeruline Maa suurust planeeti tuvastada. Varasemad analüüsid on siiski mõned valikud välistanud. Näiteks selline hiiglaslik planeet nagu meie oma Jupiter või Saturn ei tiirle ümber 37 kalliskivi. Need uuringud on näidanud, et Jupiteri massist kümnendiku kuni kümnekordse suurusega hiiglaslikke planeete ei eksisteeri 37 gemi läheduses (0,1–4 astronoomilist ühikut või ühe maa-päikese vahemaa, AU), vt ka Cummings et al., 1999). . Kuna hämarate planeetide leidmine palju heledamate tähtede lähedalt on keeruline, on peaaegu kõik seni leitud ekstrasolaarsed planeedid nagu meie oma Jupiter - massiivsed, tõenäoliselt gaasilised ja tõenäoliselt elatustingimustes, kuna nad asuvad lähitähe läheduses .
Kuid tingimused umbes 37 gem võib toetada väiksemaid siseplaneete nagu Veenus või Maa. Keegi ei tea. Ainult tulevastel uuringutel on aparaadid, mis võimaldavad selliseid Maa-sarnaseid planeete leida.
Tähtede mudelid, näiteks 37 Gem, toetavad aga vähemalt ühe stabiilse orbiidi olemasolu Maa-sarnasel planeedil (vedela veega), mille keskpunkt on üks maa-päikese vahemaa (1,12 AU). Selline oletatav planeet tiirleb meie päikesesüsteemis Maa ja Marsi vahemaade vahel. Sellel avastamata planeedil, kui seda saab tulevastes uuringutes tuvastada, oleks aasta, mis kestab üle 450 päeva, või orbiidiperiood umbes 1,3 Maa-aastat.
Kuna hapniku tootmiseks kulus Maa elus umbes kaks miljardit aastat, ei oleks sellest palju noorematel tähtedel tõenäoliselt olnud piisavalt aega, et elu areneda keerukate vormide suunas. Arvestades miljardeid aastaid maakera elu arenguks, võisid teadlased küsida, kas lühema elueaga päikesesüsteemis on elus võimalus. Kuumemaid, massiivsemaid tähti on alati peetud harvemaks, kuid mitte seetõttu, et nad oleksid liiga kuumad. Planeedid võiksid siiski nautida parasvöötme kliimat, vaid kaugemal kui Maa on Päikesest ja orbiitidel kaugemal kui tema enda algtäht. Esimene asustatavuse probleem on ajaline, mitte temperatuur. Kuumemad tähed kipuvad kiiremini läbi põlema - võib-olla liiga kiire, et elu seal areneks.
Algne allikas: ajakiri Astrobiology
