Hľadanie mimozemského života mimo našej slnečnej sústavy sa v súčasnosti zameriava na mimozemské planéty v „obývateľných zónach“ exoplanetárnych systémov okolo hviezd podobných Slnku. Nájsť planéty podobné Zemi okolo iných hviezd je primárnym cieľom Keplerovej misie NASA.
Obytná zóna (HZ) okolo hviezdy je definovaná ako rozsah vzdialeností, cez ktoré by mohla existovať tekutá voda na povrchu pozemskej planéty, vzhľadom na dostatočne hustú atmosféru. Pozemské planéty sú všeobecne definované ako skalnaté a podobné veľkosti a hmotnosti Zeme. Je tu znázornená vizualizácia obytných zón okolo hviezd rôznych priemerov, jasu a teploty. Červená oblasť je príliš horúca, modrá oblasť je príliš studená, ale zelená oblasť je práve pre tekutú vodu. Pretože sa dá opísať týmto spôsobom, HZ sa označuje aj ako „Zóna Goldilocks“.
Normálne považujeme planéty okolo iných hviezd za podobné našej slnečnej sústave, kde siet planét obieha jednu hviezdu. Hoci je to teoreticky možné, vedci diskutovali o tom, či by sa planéty niekedy našli okolo párov hviezd alebo viacerých hviezdnych systémov. Potom, v septembri 2011, vedci z misie Kepler v NASA oznámili objav Kepler-16b, studenej, plynnej planéty Saturn, ktorá obieha okolo dvoch hviezd, napríklad vymyslená Tatooine zo Star Wars.
Tento týždeň som mal možnosť pohovoriť s jednou z mladých zbraní študujúcich exoplanety, Billy Quarlesovou. V pondelok predstavil Billy a jeho spoluautori, profesor Zdzislaw Musielak a docent Manfred Cuntz, svoje zistenia o možnosti planét podobných Zemi vo vnútri obývateľných zón Kepler 16 a ďalších cirkulárnych hviezdnych systémov na stretnutí AAS v Austine v Texase. ,
"Na definovanie obývateľnej zóny vypočítame množstvo toku, ktorý dopadá na objekt v danej vzdialenosti," vysvetlil Billy. „Zohľadnili sme tiež, že rôzne planéty s rôznou atmosférou si budú teplo uchovávať odlišne. Planéta so skutočne slabým skleníkovým efektom môže byť bližšie k hviezdam. Pre planétu s oveľa silnejším skleníkovým efektom bude obývateľná zóna ďalej mimo. “
„V našej konkrétnej štúdii máme planétu obiehajúcu okolo dvoch hviezd. Jedna z hviezd je oveľa jasnejšia ako druhá. Oveľa jasnejšie, že sme ignorovali tok pochádzajúci z menšej sprievodnej hviezdy. Takže naša definícia obytnej zóny v tomto prípade je konzervatívnym odhadom. “
Quarles a jeho kolegovia vykonali rozsiahle numerické štúdie o dlhodobej stabilite orbitálnych planét v Kepler 16 HZ. "Stabilita planétovej obežnej dráhy závisí od vzdialenosti od binárnych hviezd," uviedol Quarles. "Čím viac sú stabilnejšie, tým bývajú, pretože sekundárna hviezda má menšie rušenie."
Pre systém Kepler 16 sú planétové dráhy okolo primárnej hviezdy stabilné iba do 0,0675 AU (astronomické jednotky). "To je dobre vnútri vnútornej hranice obývateľnosti, kde preberá útek skleníkový efekt," vysvetlil Billy. To však vylučuje možnosť obývania planét v tesnej obežnej dráhe okolo primárnej hviezdy dvojice. Zistili, že obežné dráhy v zóne Goldilocks, vzdialenejšie okolo dvojice hviezd s nízkou hmotnosťou Kepler 16, sú stabilné v časových mierkach miliónov rokov alebo viac, čo poskytuje možnosť, že sa život môže vyvíjať na planéte v rámci tohto HZ.
Na vonkajšej hrane tejto obývateľnej zóny sa nachádza zhruba kruhová obežná dráha Kepler 16b, asi 65 miliónov kilometrov od hviezd. Ako plynový obr nie je 16b obývateľnou pozemskou planétou. Mesiac podobný Zemi, a Goldilocks Moon, na obežnej dráhe okolo tejto planéty by mohol udržať život, keby bol dosť masívny na to, aby si zachoval atmosféru podobnú Zemi. "Zistili sme, že na obežnej dráhe okolo Kepler-16b je možný obývateľný exomoon," uviedol Quarles.
Spýtal som sa Quarlesov, aký vplyv má hviezdny vývoj na tieto zóny Goldilocks. Povedal mi: „Existuje celý rad vecí, ktoré je potrebné zvážiť počas životnosti systému. Jednou z nich je vývoj hviezdy v priebehu času. Obyvateľná zóna začína vo väčšine prípadov blízko a potom sa pomaly unáša. ““
Počas hlavnej doby životnosti hviezdy sa v jadrovom spaľovaní vodíka vo svojom jadre vytvára hélium, ktoré spôsobuje zvýšenie tlaku a teploty. Toto sa vyskytuje rýchlejšie pri hviezdach, ktoré sú masívnejšie a majú nižšiu metalicitu. Tieto zmeny ovplyvňujú vonkajšie oblasti hviezdy, čo vedie k stabilnému zvyšovaniu svietivosti a efektívnej teploty. Hviezda sa stáva žiarivejšou a spôsobuje, že sa HZ pohybuje smerom von. Tento pohyb by mohol viesť k tomu, že sa planéta v HZ na začiatku životného cyklu hlavnej hviezdy stane príliš horúcou a nakoniec neobývateľnou. Podobne aj nehostinná planéta pôvodne mimo HZ sa môže roztopiť a umožniť začiatok života.
"Pre našu štúdiu sme ignorovali časť hviezdneho vývoja," uviedol hlavný autor, Quarles. "Bežali sme s našimi modelmi milión rokov, aby sme zistili, kde bola obytná zóna pre túto časť životného cyklu hviezdy."
Byť v správnej vzdialenosti od svojej hviezdy je len jednou z nevyhnutných podmienok potrebných na to, aby bola planéta obývateľná. Obytné podmienky na planéte vyžadujú rôzne geofyzikálne a geochemické podmienky. Obyvateľstvu môže zabrániť alebo mu zabrániť veľa faktorov. Napríklad planéte môže chýbať voda, gravitácia môže byť príliš slabá na to, aby si udržala hustú atmosféru, miera veľkých vplyvov môže byť príliš vysoká, alebo nemusia byť prítomné minimálne zložky potrebné pre život (stále na diskusiu).
Jedna vec je jasná. Napriek všetkým požiadavkám na život, ako ho poznáme, sa zdá, že okolo iných hviezd existuje veľa planét a je veľmi pravdepodobné, Goldilocks Moons okolo planét obiehajúcich v obývateľných zónach hviezd v našej galaxii sa zdá, že detekcia podpisu života v atmosfére planéty alebo mesiaca okolo iného Slnka sa zdá byť iba otázkou času.
