On tunnettu tosiasia, että kaikilla tähdellä on elinikä. Tämä alkaa heidän muodostumisestaan, jatkuu sitten pääsekvenssivaiheensa (joka muodostaa suurimman osan heidän elämästään) läpi ennen kuolemaan päättymistä. Useimmissa tapauksissa tähdet turpoavat jopa useita satoja kertoja normaalikokoisistaan poistuessaan elämänsä pääsekvenssivaiheesta, jonka aikana ne todennäköisesti kuluttavat planeettoja, jotka kiertävät lähellä niitä.
Kuitenkin sellaisilla planeetoilla, jotka kiertävät tähteä suuremmalla etäisyydellä (järjestelmän "pakkaslinjan" ulkopuolella), olosuhteet saattavat tosiasiassa muuttua tarpeeksi lämpimiksi, jotta ne voivat tukea elämää. Ja Cornellin yliopiston Carl Sagan -instituutin tutkimuksen mukaan tämä tilanne voi kestää joillekin tähtijärjestelmille miljardeja vuosia, mikä johtaa täysin uusiin muotoihin maanpäällisestä elämästä!
Noin 5,4 miljardin vuoden kuluttua aurinkoomme poistuu pääsekvenssivaiheestaan. Kun vetypolttoaine on käytetty loppuun ytimessä, siihen kertynyt inertti heliumituhka tulee epävakaaksi ja romahtaa oman painonsa alaisena. Tämä aiheuttaa ytimen lämpenemisen ja tiivistymisen, mikä puolestaan saa Auringon kasvamaan kooltaan ja siirtymään niin sanottuun Red Giant-Branch (RGB) vaiheeseen evoluutiossaan.
Tämä ajanjakso alkaa siitä, että aurinkomme muuttuu subgiantiksi, jossa sen kaksinkertainen koko hidastuu noin puoli miljardia vuotta. Sitten se vie seuraavan puolen miljardin vuoden laajentuessaan nopeammin, kunnes se on 200 kertaa nykyinen koko ja useita tuhansia kertoja valoisampi. Sitten se on virallisesti punainen jättiläinen tähti, joka lopulta laajenee pisteeseen, jossa se ulottuu Marsin kiertoradan ulkopuolelle.
Kuten tutkimme edellisessä artikkelissa, planeetta Maa ei selviä aurinkoomme tullessa punaiseksi jättiläiseksi - eikä myöskään elohopea, Venus tai Mars. Mutta "Frost Line" -alueen ulkopuolella, jossa on tarpeeksi kylmää, että haihtuvat yhdisteet - kuten vesi, ammoniakki, metaani, hiilidioksidi ja hiilimonoksidi - jäävät jäätyneeseen tilaan, jäljelle jäävät kaasujättiläiset, jään jättiläiset ja kääpiöplaneetit selviävät . Paitsi, että myös massiivinen sulaa.
Lyhyesti sanottuna, kun tähti laajenee, sen ”asuttava alue” todennäköisesti tekee saman, käsittäen Jupiterin ja Saturnuksen kiertoradat. Kun tämä tapahtuu, aiemmin asumattomista paikoista - kuten Jovian ja Cronian kuut - voisi yhtäkkiä tulla asuttavaksi. Sama pätee moniin muihin maailmankaikkeuden tähtiin, joista kaikista on tullut punaisia jättiläisiä lähellä elinajansa loppua.
Kuitenkin kun aurinkomme saavuttaa punaisen jättiläismäisen haaransa, aktiivisen elämän odotetaan olevan vain 120 miljoonaa vuotta jäljellä. Tämä ei ole aivan tarpeeksi aikaa uusien elämämuotojen syntymiseksi, kehittymiseksi ja muuttumisesta todella monimutkaisiksi (ts. Kuten ihmiset ja muut nisäkäslajit). Mutta tuoreen tutkimuksen mukaan, joka ilmestyi The Astrophysical Journal - nimeltään ”Main Main -sekvenssitähtien asuttava alue” - jotkut planeetat saattavat pystyä pysymään asumiskelpoisina muiden maailmankaikkeuden punaisten jättiläketähteiden ympärillä paljon kauemmin - jopa joissain tapauksissa jopa 9 miljardia vuotta tai kauemmin!
Tarkasteltaessa tätä yhdeksän miljardia vuotta on lähellä kaksinkertaista maapallon ikää. Joten olettaen, että kyseisissä maailmoissa on myös oikea yhdistelmä elementtejä, niillä on runsaasti aikaa synnyttää uusia ja monimutkaisia elämän muotoja. Tutkimuksen yhteiskirjailija, professori Lisa Kaltennegeris, toimii myös Carl Sagan-instituutin johtajana. Sellaisena hän ei ole vieras etsimään elämää muualla maailmankaikkeudessa. Kuten hän selitti Space Magazinelle sähköpostitse:
”Huomasimme, että planeetat - riippuen siitä, kuinka suuri niiden aurinko on (mitä pienempi tähti, sitä kauemmin planeetta voi pysyä asuttavana) - voivat pysyä mukavana ja lämpimänä jopa 9 miljardia vuotta. Se tekee vanhasta tähdestä mielenkiintoisen paikan etsiä elämää. Se olisi voinut alkaa maanpinnasta (esim. Jäätyneestä valtamerestä) ja sitten kun jään sulaa, kaasut, joita elämä hengittää sisään ja ulos, voivat päästä ilmakehään - mikä antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden noutaa ne elämän allekirjoituksiksi. Tai pienimmille tähtiille aika, jolloin entinen jäätynyt planeetta voi olla mukava ja lämmin, on jopa 9 miljardia vuotta. Siksi elämä voisi potentiaalisesti jopa päästä alkuun tuolloin. "
Käyttämällä tutkimuksillaan olemassa olevia tähtimalleja ja niiden evoluutiota - ts. Yhden ulottuvuuden säteilyä, konvektiivista ilmastoa ja tähtien evoluutiomalleja - Kaltenegger ja Ramirez pystyivät laskemaan asutettavissa olevien alueiden (HZ) etäisyydet sarjan jälkeisen pääsekvenssin ympärillä (post-MS) tähdet. Ramses M. Ramirez - tutkijatohtori Carl Sagan-instituutissa ja tutkielman pääkirjailija - selitti tutkimusprosessia Space Magazine -lehdelle sähköpostitse:
”Käytimme tähtien evoluutiomalleja, jotka kertovat meille kuinka tähtimäärät, lähinnä vaaleus, säde ja lämpötila, muuttuvat ajan myötä, kun tähti ikääntyy punaisen jättiläisen vaiheen läpi. Käytimme myös ilmastomallia laskeaksemme sitten kuinka paljon energiaa kukin tähti tuottaa asutettavan vyöhykkeen rajoilla. Tietäen tämän ja edellä mainitun tähtien kirkkauden, voimme laskea etäisyydet näihin asutettavissa olevien vyöhykkeiden rajoihin. "
Samanaikaisesti he pohtivat, kuinka tällainen tähtien kehitys voisi vaikuttaa tähden planeettojen ilmapiiriin. Tähden laajentuessa se menettää massan ja työntää sen ulos aurinko tuulen muodossa. Tähtien lähellä kiertäville planeetoille tai niille, joiden pintapaino on alhainen, ne voivat löytää osan ilmakehästään tai osan ilmakehästään. Toisaalta planeetta, jolla on riittävä massa (tai sijoitettu turvalliselle etäisyydelle), voisi ylläpitää suurimman osan ilmakehästään.
"Tästä massahäviöstä johtuvat tähtituulet tuhoavat planeettojen ilmakehän, jonka myös laskemme ajan funktiona", sanoi Ramirez. ”Kun tähti menettää massaa, aurinkokunta säilyttää kulmavirran siirtymällä ulospäin. Joten otamme huomioon myös sen, kuinka kiertoradat liikkuvat ajan myötä. ” Käyttämällä malleja, jotka yhdistivät tähtien ja ilmakehän häviämisen nopeuden punaisen jättiläisen haaran (RGB) ja asymptoottisen jättiläishaaran (AGB) tähtivaiheissa, he pystyivät selvittämään, kuinka tämä toistuu planeetoille, joiden koko vaihteli super- Kuut supermaahan.
He löysivät sen, että planeetta voi pysyä HS: n jälkeisessä HZ: ssä eoneja tai enemmän, riippuen siitä, kuinka kuuma tähti on, ja hahmottaa metalleja, jotka ovat samanlaisia kuin aurinkoomme. Kuten Ramirez selitti:
”Päätulos on, että enimmäisaika, jonka planeetta voi jäädä tähän punaisten jättiläisten kuumien tähtien asuttavaan vyöhykkeeseen, on 200 miljoonaa vuotta. Viileimmälle tähdellemme (M1) planeetta voi jäädä maksimissaan tällä punaisella jättiläisellä asuttavalla alueella 9 miljardia vuotta. Tuloksissa oletetaan metallityyppiset tasot kuin aurinkoomme. Tähti, jolla on korkeampi metalliprosentti, vie kauemmin muiden kuin metallien (H, He..etc) sulamiseen ja siten nämä enimmäisajat voivat kasvaa vielä enemmän, jopa kerroin kaksinkertaiseksi. "
Aurinkokysymyksissämme tämä saattaa tarkoittaa, että muutaman miljardin vuoden aikana sellaisissa maailmoissa kuin Europa ja Enceladus (joiden epäillään jo olevan elämää jäisen pinnansa alla) saattaa olla laukaus tulla täysivaltaisiksi asuttaviksi maailmoiksi. Kuten Ramirez teki tiivistelmän kauniisti:
”Tämä tarkoittaa, että main-pääsekvenssi on toinen mahdollisesti mielenkiintoinen vaihe tähtien evoluutiossa asumiskelpoisuuden kannalta. Kauan sen jälkeen, kun laajeneva, kasvava punainen jätätähti on muuttanut planeettojen sisäjärjestelmän vilkkaiksi jätealueiksi, mahdollisesti asuttavia asuntoja voisi olla kauempana kaaoksesta. Jos ne ovat jäätyneitä maailmoja, kuten Europa, jään sulaa, paljastaen mahdollisesti olemassa olevan elämän. Tällainen olemassa oleva elämä voi olla havaittavissa tulevissa operaatioissa / kaukoputkissa, jotka etsivät ilmakehän biosignaaleja.”
Mutta kenties mielenkiintoisin ote tutkimustutkimuksestaan oli heidän johtopäätöksensä, että heidän tähtensä MS: n jälkeisissä asuttavissa vyöhykkeissä kiertävät planeetat tekisivät niin etäisyyksillä, jotka tekisivät ne havaittavissa suorilla kuvantamistekniikoilla. Joten paitsi että kertoimet löytää elämä vanhempien tähtien ympäriltä ovat parempia kuin aiemmin ajateltiin, meillä ei pitäisi olla mitään vaikeuksia tarkkailemalla niitä nykyisillä eksoplaneettojen metsästystekniikoilla!
On myös syytä huomata, että Kaltenegger ja tohtori Ramirez ovat lähettäneet julkaistavaksi toisen tutkielman, jossa ne tarjoavat luettelon 23 punaisesta jättilähdestä 100 valovuoden päässä Maasta. Tietäen, että nämä tähdet, jotka kaikki sijaitsevat tähtien naapurustossa, voisivat olla elinkelpoisia maailmoja asuttavilla alueilla, olisi tarjottava lisämahdollisuuksia planeettametsästäjille tulevina vuosina.
Ja muista katsoa tämä video Cornellcastista, jossa professori Kaltenegger kertoo hänen tieteellisestä uteliaisuudestaan ja kuinka Cornellin tutkijat pyrkivät löytämään todisteita maanpäällisestä elämästä.
