Je známou skutečností, že všechny hvězdy mají životnost. Začíná to jejich formací, poté pokračuje ve fázi hlavní sekvence (která tvoří většinu jejich života), než skončí smrtí. Ve většině případů budou hvězdy opouštět až několik setkrát větší, než je jejich normální velikost, když opouštějí fázi hlavní sekvence svého života, během které pravděpodobně budou spotřebovávat jakékoli planety, které se k nim blíží.
Avšak pro planety, které obíhají kolem hvězdy na větší vzdálenosti (v podstatě za „Frost Line“), by se podmínky mohly ve skutečnosti dostatečně zahřát, aby podporovaly život. A podle nového výzkumu, který vychází z institutu Carla Sagana na Cornell University, by tato situace mohla u některých hvězdných systémů trvat miliardy let, což by vedlo ke vzniku zcela nových forem mimozemského života!
Za přibližně 5,4 miliardy let naše Slunce opustí fázi Hlavní sekvence. Po vyčerpání vodíkového paliva v jeho jádru se inertní heliový popel, který se zde vybudoval, stane nestabilní a zhroutí se pod svou vlastní hmotností. To způsobí, že se jádro zahřeje a zhoustne, což zase způsobí, že se Slunce zvětší a vstoupí do fáze jeho vývoje, která se nazývá RGB (Red Giant-Branch).
Toto období začne tím, že se naše Slunce stane subgiantem, ve kterém se bude v průběhu asi půl miliardy let pomalu zdvojnásobovat. Poté stráví příštích půl miliardy miliard rychleji, dokud nebude 200krát větší než současná velikost a několik tisíckrát jasnější. Oficiálně se tak stane rudou obří hvězdou, která se nakonec rozšíří až k bodu, kde dosáhne za orbitu Marsu.
Jak jsme prozkoumali v předchozím článku, planeta Země nepřežije naše Slunce, které se stane Červeným obrem - ani Merkur, Venuše nebo Mars. Ale za hranicí „Frost Line“, kde je dost chladno, zůstávají těkavé sloučeniny - jako je voda, amoniak, metan, oxid uhličitý a oxid uhelnatý - ve zmrzlém stavu, zbývající plynové giganty, ledové giganty a trpasličí planety přežijí . Nejen to, ale nastane masivní tání.
Stručně řečeno, když se hvězda rozšíří, její „obyvatelná zóna“ pravděpodobně udělá totéž, zahrnující oběžné dráhy Jupiteru a Saturn. Když k tomu dojde, mohla by se dříve neobývaná místa - jako jovianské a kronské měsíce - náhle osídlit. Totéž platí pro mnoho dalších hvězd ve vesmíru, z nichž všechny jsou osudem, aby se staly Red Giants, když se blížili ke konci svých životů.
Když však naše Slunce dosáhne fáze Red Giant Branch, čeká se, že zbude jen 120 milionů let aktivního života. Není to dost času na to, aby se nové formy života objevily, vyvíjely a staly se skutečně složitými (tj. Jako lidé a jiné druhy savců). Ale podle nedávné výzkumné studie, která se objevila v roce 2006 Astrofyzikální deník - s názvem „Obytná zóna post-hlavních sekvenčních hvězd“ - některé planety mohou být schopny zůstat obývatelné kolem jiných červených obřích hvězd v našem vesmíru mnohem déle - v některých případech až 9 miliard let!
Abych to uvedl v perspektivě, devět miliard let se blíží dvojnásobku současného věku Země. Takže za předpokladu, že dotyčné světy mají také správnou kombinaci prvků, budou mít dostatek času na vznik nových a složitých forem života. Spoluautorka studie, profesorka Lisa Kaltennegeris, je také ředitelkou Institutu Carla Sagana. Jako taková není cizí, aby hledala život v jiných částech vesmíru. Jak vysvětlila časopisu Space Magazine e-mailem:
"Zjistili jsme, že planety - v závislosti na velikosti jejich Slunce (čím menší je hvězda, tím déle může být planeta obyvatelná) - mohou zůstat pěkné a teplé až 9 miliard let." Díky tomu je stará hvězda zajímavým místem pro život. Mohlo by to začít pod povrchem (např. Ve zmrzlém oceánu) a poté, když se tání ledu, mohou plyny, které život vdechne dovnitř a ven, uniknout do atmosféry - což astronomům umožňuje zachytit je jako podpisy života. Nebo pro nejmenší hvězdy může být dříve zmrzlá planeta hezká a teplá až 9 miliard let. Život by se tedy mohl v té době dokonce začít. “
Pomocí existujících modelů hvězd a jejich vývoje - tj. Jednorozměrných radiačně-konvekčních klimatických a hvězdných evolučních modelů - pro svou studii Kaltenegger a Ramirez dokázali vypočítat vzdálenosti obyvatelných zón (HZ) kolem řady post-hlavní sekvence (po MS) hvězdy. Ramses M. Ramirez - výzkumný pracovník institutu Carl Sagan Institute a hlavní autor článku - vysvětlil výzkumný proces časopisu Space Magazine e-mailem:
"Použili jsme hvězdné evoluční modely, které nám říkají, jak se hvězdné veličiny, hlavně jas, poloměr a teplota, mění s časem, jak hvězda stárne přes fázi červeného obra." Také jsme použili klimatický model k výpočtu množství energie, kterou každá hvězda vydává na hranici obytné zóny. S vědomím výše uvedeného a hvězdného jasu můžeme vypočítat vzdálenosti k těmto hranicím obyvatelného pásma. “
Zároveň uvažovali o tom, jak by tento druh hvězdného vývoje mohl ovlivnit atmosféru hvězdných planet. Jak se hvězda rozšiřuje, ztrácí hmotu a vypouští ji ve formě slunečního větru. Pro planety, které obíhají blízko hvězdy, nebo planety s nízkou povrchovou gravitací, mohou najít některé nebo všechny jejich atmosféry vystřelené. Na druhé straně planety s dostatečnou hmotností (nebo umístěné v bezpečné vzdálenosti) by si mohly udržet většinu své atmosféry.
"Hvězdné větry z této hromadné ztráty narušují planetární atmosféru, kterou také počítáme jako funkci času," řekl Ramirez. „Když hvězda ztrácí hmotu, sluneční soustava zachová moment hybnosti pohybem ven. Zohledňujeme tedy také to, jak se oběžné dráhy pohybují s časem. “ Použitím modelů, které zahrnovaly rychlost hvězdných a atmosférických ztrát během fází hvězd RGB (Red Giant Branch) a Asymptotic Giant Branch (AGB), dokázaly určit, jak by to dopadlo na planety, jejichž velikost se pohybovala od super- Měsíce na super-Země.
Zjistili, že planeta může zůstat v HZ po HS po dobu i více a více, v závislosti na tom, jak je hvězda horká, a přemýšlet o metalitě, která je podobná naší Slunci. Jak Ramirez vysvětlil:
"Hlavním výsledkem je, že maximální doba, po kterou může planeta zůstat v této obří červené obývatelné zóně horkých hvězd, je 200 milionů let." Pro naši nejchladnější hvězdu (M1) je maximální doba, po kterou může planeta zůstat v této obývatelné zóně červeného obra, 9 miliard let. Tyto výsledky předpokládají úrovně metalicity podobné těm naším Slunci. Hvězda s vyšším procentem kovů trvá tavení nekovů déle (H, He..etc), a tak se tyto maximální časy mohou zvýšit ještě více, až asi dvakrát. “
V kontextu naší sluneční soustavy by to mohlo znamenat, že za několik miliard let by světy jako Evropa a Enceladus (které jsou již podezřelé, že mají život pod svými ledovými povrchy) mohly dostat šanci stát se plnohodnotnými obyvatelnými světy. Jak Ramirez krásně shrnul:
„To znamená, že post-hlavní sekvence je další potenciálně zajímavou fází hvězdného vývoje z hlediska návykovosti. Dlouho poté, co se vnitřní systém planet proměnil v rozrůstající se rudou obří hvězdu v prskající pustinu, mohly být potenciálně obyvatelná sídla dále od chaosu. Pokud jsou to zmrzlé světy, jako je Evropa, led by se roztopil a potenciálně by odhalil jakýkoli existující život. Takový existující život může být odhalen budoucími misemi / dalekohledy hledajícími atmosférické biosignatury.”
Ale možná nejzajímavějším odrazem od jejich výzkumné studie byl jejich závěr, že planety obíhající v obývatelných zónách jejich hvězdy po MS by tak činily na vzdálenosti, díky nimž by byly detekovatelné pomocí přímých zobrazovacích technik. Nejenže jsou šance na nalezení života kolem starších hvězd lepší, než se dříve myslelo, neměli bychom mít potíže s jejich pozorováním pomocí současných technik lovu exoplanet!
Rovněž stojí za zmínku, že Kaltenegger a Dr. Ramirez předložili k publikování druhý dokument, ve kterém poskytují seznam 23 červených obřích hvězd do 100 světelných let Země. Vědomí, že tyto hvězdy, které jsou všechny v našem hvězdném sousedství, by mohly mít ve svých obyvatelných zónách život zachraňující světy, by mělo v nadcházejících letech poskytnout další příležitosti pro lovce planet.
A nezapomeňte se podívat na toto video z Cornellcastu, kde profesorka Kalteneggerová sdílí to, co inspiruje její vědeckou zvědavost a jak Cornellovi vědci pracují na nalezení důkazu o mimozemském životě.
