Je známe, že všetky hviezdy majú životnosť. Toto začína ich formáciou, potom pokračuje fázou hlavnej sekvencie (ktorá predstavuje väčšinu ich života) pred ukončením smrti. Hneď ako opustia fázu hlavného sledu svojho života, hviezdy zväčšia až niekoľko stonásobok svojej normálnej veľkosti, počas ktorej pravdepodobne spotrebujú všetky planéty, ktoré sú blízko nich.
Avšak pre planéty, ktoré obiehajú okolo hviezdy vo väčších vzdialenostiach (v podstate za hranicou „Frost Line“), sa podmienky môžu v skutočnosti dostatočne zohriať, aby podporovali život. Podľa nového výskumu, ktorý vychádza z inštitútu Carl Sagan Institute na Cornell University, by táto situácia mohla trvať niekoľko miliárd rokov pre niektoré hviezdne systémy, čo by viedlo k úplne novým formám mimozemského života!
Za približne 5,4 miliardy rokov naše Slnko ukončí svoju fázu hlavnej sekvencie. Po vyčerpaní vodíkového paliva v jeho jadre sa inertný héliový popol, ktorý sa tu vybudoval, stane nestabilným a zrúti sa podľa vlastnej hmotnosti. To spôsobí, že sa jadro zahrieva a hustejšie, čo následne spôsobí, že sa Slnko rozrastie a vstúpi do fázy jeho vývoja známej ako Red Giant-Branch (RGB).
Toto obdobie začne tým, že sa naše Slnko stane subgiantom, v priebehu ktorého sa v priebehu približne pol miliardy rokov pomaly zdvojnásobí. Potom bude utrácať ďalších pol miliardy rokov rýchlejšie, kým nebude 200-krát väčšia ako súčasná veľkosť a niekoľko tisíc krát jasnejšia. Oficiálne to bude potom červená gigantická hviezda, ktorá sa nakoniec rozšíri až do bodu, kde sa dostane za orbitu Marsu.
Ako sme skúmali v predchádzajúcom článku, planéta Zem neprežije naše Slnko a stane sa Červeným oborom - ani Merkúr, Venuša alebo Mars. Ale za hranicou „Frost Line“, keď je dosť chladno, prchavé zlúčeniny - napríklad voda, amoniak, metán, oxid uhličitý a oxid uhoľnatý - zostávajú v zamrznutom stave, zvyšné plynové giganty, ľadové giganty a trpasličie planéty prežijú , Nielen to, ale zapadne aj masívne topenie.
Stručne povedané, keď sa hviezda rozšíri, jej „obývateľná zóna“ pravdepodobne urobí to isté, zahŕňajúce obežné dráhy Jupitera a Saturn. Ak k tomu dôjde, predtým neobývateľné miesta - napríklad jovianske a kroniánske mesiace - sa môžu náhle stať obývateľnými. To isté platí pre mnoho ďalších hviezd vo vesmíre, z ktorých všetky sú osudom, aby sa stali Red Giants, keď sa blížia ku koncu svojej životnosti.
Keď však naše Slnko dosiahne fázu vetvy Červeného obrova, očakáva sa, že mu ostane len 120 miliónov rokov aktívneho života. Nie je dosť času na to, aby sa nové formy života objavili, vyvíjali a stali sa skutočne komplexnými (t. J. Ako ľudia a iné druhy cicavcov). Ale podľa nedávnej výskumnej štúdie, ktorá sa objavila v roku 2007 The Astrofyzical Journal - s názvom „Obytná zóna post-hlavných sekvenčných hviezd“ - niektoré planéty môžu byť schopné zostať obývateľné okolo iných červených gigantických hviezd v našom vesmíre oveľa dlhšie - v niektorých prípadoch až 9 miliárd rokov!
Aby som to povedal, je deväť miliárd rokov blízko dvojnásobku súčasného veku Zeme. Za predpokladu, že príslušné svety majú tiež správnu kombináciu prvkov, budú mať dostatok času na vznik nových a zložitých foriem života. Spoluautorka štúdie, profesorka Lisa Kaltennegeris, je tiež riaditeľkou inštitútu Carl Sagan Institute. Preto nie je cudzou osobou, ktorá hľadá život v iných častiach vesmíru. Ako vysvetlila časopisu Space Magazine e-mailom:
„Zistili sme, že planéty - v závislosti od toho, aký veľký je ich Slnko (čím je menšia hviezda, tým dlhšie bude obývateľná planéta) - dokážu zostať pekné a teplé až 9 miliárd rokov. To robí starú hviezdu zaujímavým miestom na hľadanie života. Mohlo to začať pod povrchom (napr. V zamrznutom oceáne) a potom, keď sa topí ľad, plyny, ktoré život vdychuje dovnútra a von, môžu uniknúť do atmosféry - čo umožňuje astronómom ich vyzdvihnúť ako podpisy života. Alebo pre najmenšie hviezdy je doba, kedy môže byť predtým zamrznutá planéta pekná a teplá, až 9 miliárd rokov. Život by sa teda mohol v tom čase dokonca začať. “
Použitím existujúcich modelov hviezd a ich vývoja - tj jednorozmerných radiačne konvektívnych klimatických a hviezdnych evolučných modelov - Kaltenegger a Ramirez dokázali vypočítať vzdialenosti obytných zón (HZ) okolo série post-hlavnej sekvencie (po MS) hviezdy. Ramses M. Ramirez - výskumný pracovník v inštitúte Carl Sagan Institute a hlavný autor príspevku - vysvetlil výskumný proces časopisu Space Magazine e-mailom:
„Použili sme hviezdne vývojové modely, ktoré nám hovoria, ako sa všetky hviezdne veličiny, hlavne jas, polomer a teplota, menia s časom, keď hviezda starne fázou červeného obra. Použili sme tiež klimatický model na výpočet množstva energie, ktorú každá hviezda vyprodukuje na hraniciach obývateľnej zóny. Známe to a vyššie uvedený hviezdny jas, môžeme vypočítať vzdialenosti k týmto hraniciam obývateľnej zóny. “
Zároveň uvažovali o tom, ako tento typ hviezdneho vývoja môže ovplyvniť atmosféru planét hviezdy. Ako sa hviezda rozširuje, stráca hmotu a vypudzuje ju von v podobe slnečného vetra. Pre planéty, ktoré obiehajú blízko hviezdy, alebo pre tie, ktoré majú nízku povrchovú gravitáciu, môžu nájsť niektoré alebo všetky svoje atmosféry vystrelené preč. Na druhej strane si planéty s dostatočnou hmotnosťou (alebo umiestnené v bezpečnej vzdialenosti) mohli udržať väčšinu svojej atmosféry.
"Hviezdne vetry z tejto hromadnej straty narušujú planétové atmosféry, ktoré tiež počítame ako funkciu času," uviedol Ramirez. „Keď hviezda stráca hmotu, slnečná sústava zachováva moment hybnosti pohybom smerom von. Zohľadňujeme teda aj to, ako sa obežné dráhy časom pohybujú. “ Použitím modelov, ktoré obsahovali rýchlosť stelárnych a atmosférických strát počas fáz hviezd Red Giant Branch (RGB) a Asymptotic Giant Branch (AGB), boli schopní určiť, ako by to dopadlo na planéty, ktorých veľkosť sa pohybovala od super- Mesiace pre super-Zeme.
Zistili, že planéta môže zostať v HZ po HS po dobu stáročia alebo viac, v závislosti od toho, ako je hviezda horúca, a zisťovať, aké metalízy sú podobné našim Slnkom. Ako vysvetlil Ramirez:
„Hlavným výsledkom je, že maximálny čas, ktorý môže planéta zostať v tejto obrej zóne obývateľnej horúcimi hviezdami, je 200 miliónov rokov. Pre našu najchladnejšiu hviezdu (M1) je maximálna doba, ktorú môže planéta zostať v tejto obývateľnej zóne červeného obra, 9 miliárd rokov. Tieto výsledky predpokladajú úrovne metalicity podobné tým na našom Slnku. Hviezda s vyšším percentom kovov trvá dlhšie, než sa roztavia nekovy (H, He..etc), a preto sa tieto maximálne časy môžu zvýšiť ešte viac, až asi dvakrát. “
V kontexte našej slnečnej sústavy by to mohlo znamenať, že za niekoľko miliárd rokov by sa svet, ako je Európa a Enceladus (ktoré už sú podozrivé, že majú život pod svojimi ľadovými povrchmi), mohol dostať do rúk, aby sa stal plnohodnotným obývateľným svetom. Ako krásne zhrnul Ramirez:
„To znamená, že post-main-sequence je ďalšou potenciálne zaujímavou fázou hviezdneho vývoja z hľadiska obývateľnosti. Dlho potom, čo sa vnútorná sústava planét zmenila na prchajúcu pustatinu rozširujúcou sa rastúcou červenou obrovskou hviezdou, mohli by sa potenciálne obývateľné príbytky nachádzať ďalej od chaosu. Keby to boli zamrznuté svety, napríklad Európa, ľad by sa roztopil, čo by mohlo odhaliť akýkoľvek existujúci život. Takýto už existujúci život je možné zistiť pomocou budúcich misií / ďalekohľadov hľadajúcich atmosférické biosignatúry.”
Asi najúžasnejším odrazom od ich výskumnej štúdie bol však záver, že planéty obiehajúce v obývateľných zónach po MS, ktoré by obývali, by tak robili na vzdialenosti, vďaka ktorým by boli detekovateľné pomocou techník priameho zobrazovania. Takže nielen pravdepodobnosť nájdenia života okolo starších hviezd je lepšia, ako sa doteraz myslelo, nemali by sme mať problém ich nájsť pomocou súčasných techník lovu exoplanet!
Stojí za zmienku, že Kaltenegger a Dr. Ramirez predložili druhú publikáciu, v ktorej poskytujú zoznam 23 červených gigantických hviezd do 100 svetelných rokov od Zeme. Vedieť, že tieto hviezdy, z ktorých všetky sú v našom hviezdnom susedstve, by mohli mať vo svojich obývateľných zónach život zachraňujúce svety, by mali v nasledujúcich rokoch poskytnúť ďalšie príležitosti pre lovcov planét.
Nezabudnite sa pozrieť na toto video z Cornellcastu, kde sa profesorka Kalteneggerová delí o to, čo inšpiruje jej vedeckú zvedavosť a ako sa vedci Cornellu snažia nájsť dôkaz mimozemského života.
