W poszukiwaniu życia pozaziemskiego naukowcy zaczynają szukać światów krążących wokół gwiazd, takich jak nasza Ziemia - wokół Słońca. W końcu to ciągłe ciepło, które daje nam świecąca żółta kula na niebie i umożliwiło życie na Ziemi.
Ale kiedy astronomowie wciąż odkrywają tysiące planet, zdają sobie sprawę, że jeśli (lub kiedy) znajdziemy oznaki życia pozaziemskiego, jest wysoce prawdopodobne, że ci kosmici okrążą gwiazdę bardzo różną od naszego Słońca. Będzie bardziej czerwony, zimniejszy, mniejszy i jaśniejszy niż nasza gwiazda. Tak więc w poszukiwaniu życia pozaziemskiego wielu astronomów kieruje swój wzrok na takie małe gwiazdy znane jako czerwone karły lub karły typu M.
Na początek warto zauważyć, że astronomowie nigdy nie przejmowali się zbytnio karłami M. Po odkryciu pierwszej planety poza Układem Słonecznym w 1995 roku, naukowcy rozpoczęli poszukiwania prawdziwych odpowiedników Ziemi: planet skalistych podobnych do naszej, które krążą wokół gwiazd podobnych do naszego Słońca. Poszukiwania takich właśnie systemów prowadziły astronomów przez większość 2000 roku, mówi astronom Phil Muarhead z Boston University.
Wtedy astronomowie zdali sobie sprawę, że technicznie łatwiej byłoby szukać planet wokół karłów M. Znalezienie innej planety jest trudne, a astronomowie opierają się na dwóch głównych metodach. Po pierwsze, szukają spadku jasności gwiazdy, który pojawia się, gdy planeta przechodzi przed nią. Po drugie, astronomowie mierzą niewielkie chybotanie gwiazdy spowodowane lekkim przyciąganiem grawitacyjnym innej planety. Obie te metody świetnie sprawdzają się w przypadku planety krążącej wokół karła M. Ponadto częściej obraca się, co zwiększa szanse na jego wykrycie.
Karły typu M otrzymały duży impuls dzięki teleskopowi kosmicznemu Kepler, wystrzelonemu w 2008 roku. Spoglądając w niewielki skrawek nieba, teleskop szuka nagłego pociemnienia gwiazd, które pojawia się, gdy planety przechodzą przed nimi. W ten sposób teleskop odkrył ponad tysiąc planet. „Kepler zmienił wszystko” - mówi Muarhed.
Ponieważ systemy krasnoludów typu M są łatwiejsze do wykrycia, wiele planet na ich orbitach zostało odkrytych dzięki efektom selekcji. Ale, jak słusznie wskazuje Muarhed, Kepler jest również skonstruowany do poszukiwania planet wielkości Ziemi krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca. Dopiero teraz liczby wciąż wskazują, że musimy szukać życia na planetach w pobliżu karłów M.
„Wolisz znaleźć potencjalnie nadającą się do zamieszkania planetę w pobliżu karła typu M niż w pobliżu gwiazdy takiej jak słońce” - mówi astronom Courtney Dressing z Harvardu.
Film promocyjny:
Przeanalizowała, ile planet wielkości Ziemi - to znaczy o promieniu od jednego do połowy ziemskiego - krąży wokół karłów typu M w potencjalnie nadającej się do zamieszkania strefie (strefie Złotowłosej, regionie wokół gwiazdy, w którym może istnieć woda w stanie ciekłym na powierzchni planety). Według jej ostatnich obliczeń jedna na cztery gwiazdy M ma taką planetę.
Jest to więcej niż szacunki dla planet podobnych do Ziemi krążących wokół analogów Słońca - mówi naukowiec. Analiza przeprowadzona przez astronoma Erica Pettiguere z University of California w Berkeley wykazała, że mniej niż 10% gwiazd podobnych do Słońca ma planety o promieniu od jednej do dwóch Ziem.
M-krasnoludy mają inną ważną właściwość. Są to najbardziej obfite gwiazdy w galaktyce, stanowiące około 75% z setek miliardów gwiazd Drogi Mlecznej. Jeśli oszacowanie Dressinga jest poprawne, nasza galaktyka może mieć około 100 miliardów planet podobnych do Ziemi, krążących w potencjalnie zdatnej do zamieszkania strefie gwiazd typu M.
Należy pamiętać, że te szacunki mają wiele ograniczeń. Zależą od tego, co rozumie się przez strefę potencjalnie nadającą się do zamieszkania, a to nie jest jeszcze dobrze zdefiniowane. Z reguły w strefie mieszkalnej nie jest za gorąco, za zimno i może być woda w stanie ciekłym. Ale jest też wiele zastrzeżeń co do tego, jak dobrze atmosfera planety może utrzymywać wodę (Wenus, jeśli w ogóle, jest również w strefie potencjalnie nadającej się do zamieszkania).
Przy bardziej ogólnych szacunkach rozszerzających potencjalnie nadającą się do zamieszkania strefę, liczby Pettiguere'a dla planet podobnych do Ziemi w gwiazdach podobnych do Słońca mogą sięgać nawet 22% lub więcej. Ale liczba Dressinga też może wzrosnąć.
Początkowo astronomowie byli sceptyczni co do karłów typu M, ponieważ nie sądzili, że taka gwiazda może mieć jakąkolwiek nadającą się do zamieszkania planetę. Z jednej strony karły M są bardziej aktywne, zwłaszcza w ciągu pierwszego miliarda lat ich życia. Mogą bombardować planetę śmiercionośnym promieniowaniem ultrafioletowym. Mogą emitować potężne gwiezdne rozbłyski, które okradają planetę z jej atmosfery.
A ponieważ orbita planety będzie leżeć blisko karła M, grawitacja gwiazdy może zmienić obrót planety wokół własnej osi. Gdyby taka planeta była blokowana pływowo, byłby wieczny dzień po jednej stronie planety i wieczna noc po drugiej. Jasna część planety zostanie spalona, podczas gdy ciemna część całkowicie zamarznie - nie jest to najbardziej przyjazne środowisko do życia.
Życie pozaziemskie
Żadne z tych pytań nie zostało w pełni rozwiązane, a niektórzy astronomowie w ogóle nie uważają ich za poważne problemy. Na przykład Eomawa Shields z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Na przykład zdolność do zamieszkania może zależeć od określonych typów i częstotliwości epidemii, które nadal nie są dobrze poznane. Modele komputerowe wykazały również, że atmosfera może redystrybuować ciepło, zapobiegając zamarzaniu ciemnej strony planety.
Pod pewnymi względami planeta wokół krasnoluda M może być nawet bardziej gościnna, niż się wydawało. Zamieszkała planeta musi zawierać dużo wody i lodu, a Shields przeanalizował, w jaki sposób światło gwiazd karła-M oddziałuje z atmosferą i lodową powierzchnią takiej planety. Karł M wytwarza więcej promieniowania podczerwonego niż gwiazda podobna do Słońca, a ponieważ atmosfera i lód planety na orbicie dobrze absorbują światło podczerwone, planeta nie zamarza tak szybko, jak gwiazda podobna do Słońca. A nawet jeśli zamarznie, szybko się rozmrozi.
Ten rodzaj stabilnego klimatu może dać kwitnącemu życiu więcej czasu na rozwój bez zakłóceń, takich jak gwałtowne chłodzenie lub ogrzewanie. Niemniej jednak Shields dodaje, że zamarznięta planeta nie musi być niewygodna dla życia. W końcu Ziemia mogła przejść przez okres śnieżnej kuli ponad 600 milionów lat temu.
Podczas gdy niektórzy astronomowie nadal obserwują karły typu M, inni nadal chcą badać gwiazdy podobne do Słońca. Obecnie naukowcy coraz częściej zwracają się ku badaniu systemów typu M. Misja Keplera dobiega końca, ale astronomowie czekają na satelitę Transitin Exoplanet Survey, która rozpocznie się w 2017 roku. TESS będzie szukać planet wokół jasnych gwiazd, w tym wielu karłów M.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, następca sprawy Hubble'a, który ma zostać wystrzelony w 2018 roku, mógłby nawet analizować atmosfery takich planet. Jednak według Muarheda ten teleskop będzie w stanie celować tylko w karły typu M; potrzebne będą nowe misje, aby celować w gwiazdy podobne do słońca.
Ostatecznie, gdy zasoby będą coraz bardziej ograniczone, astronomowie będą musieli wybrać pomiędzy skupieniem się na karłach typu M i gwiazdach podobnych do Słońca. Rozwiązanie będzie zależało od tego, co znajdą w ciągu najbliższych kilku lat. Astronomowie są przekonani, że bez względu na wszystko znajdą planetę potencjalnie nadającą się do zamieszkania.
Jeśli chodzi o życie, to pytanie jest bardziej skomplikowane. „Nie wiem, kiedy to się stanie, ale chciałbym, żeby stało się to wcześniej niż później - i jestem pewien, że tak się stanie” - mówi Shields. „Jedyne pytanie, czy i kiedy będzie dostępne finansowanie”.