Maavälise elu otsimine väljaspool meie Päikesesüsteemi on praegu keskendunud ekstrasolaarsetele planeetidele, mis asuvad Päikesega sarnaste tähtede ümber eksoplanetaarsete süsteemide elamispiirkondades. NASA Kepleri missiooni peamine eesmärk on leida Maa-taolisi planeete teiste tähtede ümber.
Tähe ümber asustatav tsoon (HZ) on määratletud kui vahemik, mille korral vedel vesi võiks piisavalt tiheda atmosfääri korral maismaaplaneedi pinnal esineda. Maapealsed planeedid on üldiselt määratletud kui kivised ja sarnanevad suuruse ja massiga Maaga. Siin on kujutatud erineva läbimõõduga, heleduse ja temperatuuriga tähtede ümber asustatavaid vööndeid. Punane piirkond on liiga kuum, sinine piirkond on liiga külm, kuid roheline piirkond sobib just vedela veega. Kuna seda saab nii kirjeldada, nimetatakse ka HZ-ks “Goldilocksi tsoon”.
Tavaliselt arvame, et teiste tähtede ümber olevad planeedid sarnanevad meie päikesesüsteemiga, kus planeetide jääk tiirleb ümber ühe tähe. Ehkki teoreetiliselt võimalik, arutasid teadlased, kas kunagi leidub planeete tähepaaride või mitmete tähesüsteemide ümber. Siis, 2011. aasta septembris, teatasid NASA missiooni Kepler teadlased Kepler-16b, külma, gaasilise, Saturni suuruse planeedi, mis tiirleb ümber paaritähte, nagu Tähesõdade väljamõeldud Tatooine, avastamisest.
Sel nädalal oli mul võimalus intervjueerida ühte eksoplaneete uurivast noorest püssist Billy Quarlesist. Esmaspäeval tutvustasid Billy ja tema kaasautorid professor Zdzislaw Musielak ning dotsent Manfred Cuntz AAS-i AAS-i kohtumisel Austraalias oma järeldusi Maa-sarnaste planeetide võimalusest Kepler 16 elamiskõlblikes tsoonides ja muudes tsirkulaarsetes tähesüsteemides. .
"Asustatava tsooni määratlemiseks arvutame objekti kaugusel teatud kaugusel asuva voolavuse," selgitas Billy. “Samuti võtsime arvesse, et erineva atmosfääriga erinevad planeedid hoiavad soojust erinevalt. Tõeliselt nõrga kasvuhooneefektiga planeet võib olla tähtedele lähemal. Palju tugevama kasvuhooneefektiga planeedi jaoks jääb asustatav tsoon kaugemale. ”
„Meie konkreetses uuringus on meil planeet, mis tiirleb ümber kahe tähe. Üks tähtedest on palju heledam kui teine. Nii palju heledam, et jättisime tähelepanuta väiksema õhema kaaslase tähe poolt tuleva voo. Niisiis on meie elamispiirkonna määratlus antud juhul konservatiivne hinnang. ”
Quarles ja tema kolleegid viisid läbi ulatuslikke arvulisi uuringuid Kepleri 16 HZ piires olevate planeetide orbiitide pikaajalise stabiilsuse kohta. "Planeedi orbiidi stabiilsus sõltub kaugusest binaartähtedest," ütles Quarles. "Mida kaugemale, seda stabiilsemad nad kipuvad olema, kuna sekundaartäht on vähem häiritud."
Kepleri 16 süsteemi korral on primaartähe ümber olevad planeetide orbiidid stabiilsed ainult 0,0675 AU-ni (astronoomilised ühikud). "See on hästi elamiskõlblikkuse sisemise piiri sees, kus põgenev kasvuhooneefekt võtab üle," selgitas Billy. See välistab kõik asustatavate planeetide võimaluse lähedasele orbiidile paari primaartähe ümber. Nad leidsid, et orbiidid kaugemal, Kepler 16 väikese massiga tähtede paari ümber, Goldilocksi tsoonis, on stabiilsed miljoni aasta või pikema skaala korral, pakkudes võimalust, et elu võib HZ-i planeedil areneda.
Selle elamiskõlbliku tsooni välisservas asub Kepleri 16b umbes ümmargune orbiit, mis asub tähtedest umbes 65 miljoni miili kaugusel. Kuna tegemist on gaasigigandiga, ei ole 16b asustatav maapealne planeet. Maakera moodi kuu, a Goldilocks Moon, võiks selle planeedi ümbritseval orbiidil elu säilitada, kui see oleks piisavalt maapinnalise atmosfääri hoidmiseks. "Me leidsime, et Kepler-16b ümbruse orbiidil on võimalik elamiskõlbulik eksomoon," ütles Quarles.
Küsisin Quarlesilt, kuidas tähe evolutsioon mõjutab neid Goldilocksi tsoone. Ta ütles mulle: “Süsteemi eluea jooksul tuleb arvestada paljude asjadega. Üks neist on see, kuidas täht aja jooksul areneb. Enamikul juhtudel algab asustatav tsoon lähedalt ja siis aeglaselt triivib. ”
Tähe põhijärjestuse jooksul koguneb vesiniku tuumapõletus selle tuumas heeliumi, põhjustades rõhu ja temperatuuri tõusu. See toimub kiiremini tähtedes, mis on massiivsemad ja madalama metallisusega. Need muutused mõjutavad tähe välispiirkondi, mille tulemuseks on heleduse ja efektiivse temperatuuri püsiv suurenemine. Täht muutub helendavamaks, põhjustades HZ liikumise väljapoole. Selle liikumise tagajärjel võib tähe põhijärjestuse alguses HZ-s asuv planeet muutuda liiga kuumaks ja lõpuks elamiskõlbmatuks. Samamoodi võib vaiksest planeedist väljaspool HZ-d asuv planeet välja sulada ja võimaldada elu algust.
"Oma uurimuse puhul eirasime tähe evolutsiooni osa," ütles juhtautor Quarles. "Me kasutasime oma mudeleid miljon aastat, et näha, kus asustatav tsoon oli tähe elutsükli selles osas."
Tähest õigel kaugusel olemine on ainult üks vajalikest tingimustest, et planeet oleks elamiskõlblik. Planeedi elutingimused nõuavad mitmesuguseid geofüüsikalisi ja geokeemilisi tingimusi. Asustatavust võivad takistada või takistada paljud tegurid. Näiteks võib planeedil puududa vesi, gravitatsioon võib olla liiga nõrk tiheda atmosfääri säilitamiseks, suurte mõjude määr võib olla liiga kõrge või võivad eluks vajalikud minimaalsed koostisosad (veel arutamiseks) puuduvad.
Üks on selge. Isegi kui me tunneme kõiki elunõudeid, näib, et teiste tähtede ümber on palju planeete ja väga tõenäoline, Kuldnokkide kuud Meie galaktikas tähtede asustatavates tsoonides tiirlevate planeetide ümber tundub, et elu allkirja tuvastamine teise Päikese ümber asuva planeedi või kuu atmosfääris tundub vaid aja küsimus.
