Maapallon ulkopuolisen elämän etsiminen aurinkokuntamme ulkopuolella on tällä hetkellä keskittynyt ekstrasolaarisiin planeettoihin, jotka sijaitsevat eksoplanetaaristen järjestelmien "asettavissa alueilla" Auringon kaltaisten tähtien ympärillä. NASA: n Kepler-operaation ensisijainen tavoite on löytää maan kaltaisia planeettoja muiden tähtijen ympäriltä.
Tähteen asuttava alue (HZ) on määritelty etäisyyksien etäisyydeksi, jonka verran nestemäinen vesi voisi esiintyä maanpäällisen planeetan pinnalla riittävän tiheän ilmakehän ollessa kyseessä. Maanpäälliset planeetat määritellään yleensä kivisiksi ja samankaltaisiksi maan kanssa kooltaan ja massaltaan. Tässä esitetään visualisointi asumiskelpoisista vyöhykkeistä, joiden ympäri on halkaisija ja kirkkaus ja lämpötila. Punainen alue on liian kuuma, sininen alue on liian kylmä, mutta vihreä alue on juuri sopiva nestemäiseen veteen. Koska sitä voidaan kuvata tällä tavalla, HZ: lle viitataan myös “Goldilocks-vyöhyke”.
Yleensä ajattelemme, että muiden tähtiä ympäröivät planeetat ovat samanlaisia kuin aurinkokuntamme, jossa planeettojen jälkijuna kiertää yhden tähden. Vaikka teoriassa mahdollista, tutkijat keskustelivat siitä, löytyykö planeettoja koskaan tähtiparien tai useiden tähtijärjestelmien ympärille. Sitten, syyskuussa 2011, NASA: n Kepler-operaation tutkijat ilmoittivat Kepler-16b: n löytämisen, kylmä, kaasumainen, Saturnuksen kokoinen planeetta, joka kiertää pari tähtiä, kuten Tähtien sota -elokuvien fiktiivinen Tatooine.
Tällä viikolla minulla oli mahdollisuus haastatella yksi nuortista aseista, jotka opiskelivat eksoplaneetteja, Billy Quarles. Maanantaina Billy ja hänen avustajansa, professori Zdzislaw Musielak ja apulaisprofessori Manfred Cuntz esittelivät AAS-kokouksessa Austinissa, Texasissa, havaintonsa maapallomaisten planeettojen mahdollisuudesta Kepler 16: n asumisalueilla ja muissa sirkuminaarisissa tähtijärjestelmissä. .
"Asettamiskelpoisen vyöhykkeen määrittelemiseksi laskemme määrätyn etäisyyden esineelle tapahtuvan vuon määrän", Billy selitti. ”Olemme myös ottaneet huomioon, että eri planeetat, joilla on erilainen ilmapiiri, pitävät lämpöä eri tavalla. Planeetta, jolla on todella heikko kasvihuoneilmiö, voi olla lähempänä tähtiä. Jos planeetalla on paljon voimakkaampi kasvihuoneilmiö, asuttava alue on kauempana. "
”Erityisessä tutkimuksessamme meillä on planeetta, joka kiertää kaksi tähteä. Yksi tähti on paljon kirkkaampi kuin toinen. Niin paljon kirkkaampaa, että jätimme kokonaan huomioimatta pienemmästä kevyemmästä seuratähdestä tulevan vuon. Joten määritelmämme asuttavasta alueesta on tässä tapauksessa varovainen arvio. ”
Quarles ja hänen kollegansa suorittivat laajoja numeerisia tutkimuksia planeetta kiertoratojen pitkäaikaisesta vakaudesta Kepler 16 HZ: n alueella. "Planeetta kiertoradan vakaus riippuu etäisyydestä binaaritähteistä", Quarles sanoi. "Mitä kauempana, sitä vakaammmin he yleensä ovat, koska toissijainen tähti häiriintää vähemmän."
Kepler 16 -järjestelmässä planeetan kiertoradat primaaritähden ympärillä ovat vakaita vain 0,0675 AU: iin (tähtitieteelliset yksiköt). "Se on hyvin asettamisen sisärajan sisällä, missä karkaava kasvihuoneilmiö valtaa", Billy selitti. Tämä kaikki paitsi sulkee pois asumiskelpoisten planeettojen mahdollisuuden läheisessä kiertoradalla parin ensisijaisen tähden ympärillä. He havaitsivat, että kiertoradat Goldilocks-vyöhykkeellä kauempana, Kepler 16: n pienmassatähteiden parin ympärillä, ovat vakaita vähintään miljoonan vuoden aika-asteikolla, mikä tarjoaa mahdollisuuden, että elämä voi kehittyä planeetalla kyseisen HZ: n sisällä.
Kepler 16b: n karkeasti pyöreä kiertorata, noin 65 miljoonaa mailia tähdet, on tämän asutettavan alueen ulkopuolella. Kaasu jättiläisenä 16b ei ole asuttava maanpäällinen planeetta. Maan kaltainen kuu, a Goldilocks Moon, kiertoradalla tämän planeetan ympärillä voisi ylläpitää elämää, jos se olisi riittävän massiivinen maapallomaisen ilmapiirin säilyttämiseksi. "Olemme todenneet, että asuttava eksomoni on mahdollista kiertoradalla Kepler-16b: n ympärillä", Quarles sanoi.
Kysyin Quarlesilta, kuinka tähtien evoluutio vaikuttaa näihin Goldilocks-vyöhykkeisiin. Hän kertoi minulle: ”On olemassa monia asioita, jotka on otettava huomioon järjestelmän elinaikana. Yksi niistä on kuinka tähti kehittyy ajan myötä. Useimmissa tapauksissa asumisalue alkaa lähellä ja ajaa sitten hitaasti pois. ”
Tähden pääsekvenssin elinkaaren aikana vedyn ydinpoltto kerää heliumia ytimeensä aiheuttaen paineen ja lämpötilan nousun. Tämä tapahtuu nopeammin tähdellä, joka on massiivisempi ja alhaisempi metallisuudessa. Nämä muutokset vaikuttavat tähtien ulkoalueisiin, mikä johtaa tasaiseen kirkkauden ja tehokkaan lämpötilan lisääntymiseen. Tähti muuttuu valoisammaksi, aiheuttaen HZ: n liikkumisen ulospäin. Tämä liike voi johtaa siihen, että HZ: n sisällä oleva planeetta tähden pääsekvenssin elinajan alussa muuttuu liian kuumaksi ja lopulta käyttökelvottomaksi. Samoin turmeltumaton planeetta, joka alun perin oli HZ: n ulkopuolella, voi sulautua ja mahdollistaa elämän alkamisen.
"Tutkimuksessamme jätimme huomiotta tähtien evoluutio-osan", sanoi pääkirjailija, Quarles. "Me juoksimme mallejamme miljoonan vuoden ajan nähdäksemme, missä asuttava alue oli tähden elinkaaren siihen osaan."
Oikealla etäisyydellä tähdestään on vain yksi välttämättömistä ehdoista, joita planeetta voi olla asuttava. Maapallon asumisolosuhteet vaativat erilaisia geofysikaalisia ja geokemiallisia olosuhteita. Monet tekijät voivat estää tai estää asumiskelpoisuutta. Esimerkiksi planeetalla voi puuttua vettä, painovoima voi olla liian heikko pitämään tiheää ilmakehää, suurten vaikutusten määrä voi olla liian korkea tai elämän kannalta välttämättömät vähimmäisosat (vielä keskustelua varten) eivät välttämättä ole siellä.
Yksi asia on selvä. Jopa kaikilla elämää koskevilla vaatimuksilla, joita sen tiedämme, muiden tähtiä ympärillä näyttää olevan paljon planeettoja, ja hyvin todennäköistä, Goldilocks Kuut planeettojen ympärillä kiertävissä planeettojen ympärillä, jotka kiertävät tähtien asuttavilla alueilla galaksissamme, että elämän allekirjoituksen havaitseminen planeetan tai kuun ilmakehässä toisen Auringon ympärillä näyttää olevan vain ajan kysymys.
