Hledání mimozemského života mimo naši sluneční soustavu je v současné době zaměřeno na mimozemské planety uvnitř „obyvatelných zón“ exoplanetárních systémů kolem hvězd podobných Slunci. Nalezení planet podobných Zemi kolem jiných hvězd je primárním cílem Keplerovy mise NASA.
Obyvatelná zóna (HZ) kolem hvězdy je definována jako rozsah vzdáleností, nad nimiž by kapalná voda mohla existovat na povrchu pozemské planety při dané dostatečně husté atmosféře. Pozemské planety jsou obecně definovány jako skalnaté a podobné velikosti a hmotnosti Země. Vizualizace obyvatelných zón kolem hvězd různých průměrů, jasu a teploty. Červená oblast je příliš horká, modrá oblast je příliš studená, ale zelená oblast je ideální pro tekutou vodu. Protože to může být popsáno tímto způsobem, HZ je také odkazoval se na jak „Zóna Goldilocks“.
Normálně považujeme planety kolem jiných hvězd za podobné naší sluneční soustavě, kde družice planet obíhá jednu hvězdu. Ačkoli je to teoreticky možné, vědci diskutovali o tom, zda by planety byly někdy nalezeny kolem dvojic hvězd nebo více hvězdných systémů. V září 2011 pak vědci na misi Kepler v NASA oznámili objev planety Kepler-16b, studené, plynné planety velikosti Saturn, která obíhá kolem dvou hvězd, jako je fiktivní Tatooine ze Star Wars.
Tento týden jsem měl možnost pohovořit s jedním z mladých děl studujících exoplanety, Billy Quarlesem. V pondělí představil Billy a jeho spoluautoři, profesor Zdzislaw Musielak a docent Manfred Cuntz, své poznatky o možnosti planet podobných Zemi uvnitř obyvatelných zón Kepler 16 a dalších cirkbinárních hvězdných systémů na setkání AAS v Austinu v Texasu. .
"Pro definování obyvatelné zóny počítáme množství toku, který dopadá na objekt v dané vzdálenosti," vysvětlil Billy. "Také jsme vzali v úvahu, že různé planety s různou atmosférou budou udržovat teplo různě." Planeta se skutečně slabým skleníkovým efektem může být blíže ke hvězdám. U planety s mnohem silnějším skleníkovým efektem bude obyvatelná zóna dále mimo. “
"V naší konkrétní studii máme planetu obíhající kolem dvou hvězd." Jedna z hvězd je mnohem jasnější než druhá. Tolik jasnější, že jsme ignorovali tok přicházející z menší slabé společenské hvězdy. Takže naše definice obyvatelné zóny je v tomto případě konzervativní odhad. “
Quarles a jeho kolegové provedli rozsáhlé numerické studie o dlouhodobé stabilitě planetárních drah uvnitř Kepler 16 HZ. "Stabilita planetární oběžné dráhy závisí na vzdálenosti od binárních hvězd," řekl Quarles. "Čím dál jsou, tím stabilnější jsou, protože sekundární hvězda je méně rušena."
Pro systém Kepler 16 jsou planetární oběžné dráhy kolem primární hvězdy stabilní pouze do 0,0675 AU (astronomické jednotky). "To je dobře uvnitř vnitřního limitu obývatelnosti, kde převládne efekt skleníkového efektu," vysvětlil Billy. To ale vylučuje možnost obývat planety v těsné oběžné dráze kolem primární hvězdy dvojice. Zjistili, že oběžné dráhy v Goldilocks Zone dále, kolem dvojice hvězd s nízkou hmotností Kepler 16, jsou stabilní v časových měřítkách miliónů let nebo více, což poskytuje možnost, že se život může vyvíjet na planetě v rámci této HZ.
Na vnějším okraji této obyvatelné zóny se nachází zhruba kruhová orbita Kepler 16b, asi 65 miliónů mil od hvězd. 16b není plynárenským obrem a není obyvatelnou pozemskou planetou. Měsíc podobný Zemi, a Goldilocks Moon, na oběžné dráze kolem této planety by mohl udržet život, kdyby byl dostatečně masivní, aby si udržel atmosféru podobnou Zemi. "Zjistili jsme, že na oběžné dráze kolem Kepler-16b je možný obývatelný exomoon," řekl Quarles.
Zeptal jsem se Quarlese, jak hvězdný vývoj ovlivňuje tyto Goldilocksovy zóny. Řekl mi: „Existuje celá řada věcí, které je třeba zvážit po celou dobu životnosti systému. Jedním z nich je, jak se hvězda vyvíjí v průběhu času. Ve většině případů se obytná zóna začíná blížit a poté pomalu unáší. “
Během životnosti hlavní sekvence hvězdy vytváří jaderné spalování vodíku ve svém jádru helium, což způsobuje zvýšení tlaku a teploty. K tomu dochází rychleji u hvězd, které jsou masivnější a méně metalické. Tyto změny ovlivňují vnější oblasti hvězdy, což má za následek stálý nárůst svítivosti a efektivní teploty. Hvězda se stává světelnější, což způsobuje, že se HZ pohybuje směrem ven. Tento pohyb by mohl vést k tomu, že se planeta v HZ na počátku hlavní sekvence hvězdy stane příliš horkou a nakonec neobyvatelnou. Podobně i nehostinná planeta původně mimo HZ může roztát a umožnit život.
"Pro naši studii jsme ignorovali část hvězdného vývoje," řekl hlavní autor, Quarles. "Provozovali jsme naše modely po milion let, abychom zjistili, kde byla obytná zóna pro tuto část životního cyklu hvězdy."
Být ve správné vzdálenosti od své hvězdy je pouze jednou z nezbytných podmínek nutných k tomu, aby byla planeta obyvatelná. Obytné podmínky na planetě vyžadují různé geofyzikální a geochemické podmínky. Obyvatelnosti může zabránit nebo bránit mnoho faktorů. Například na planetě může chybět voda, gravitace může být příliš slabá na to, aby si udržela hustou atmosféru, rychlost velkých dopadů může být příliš vysoká nebo nemusí existovat minimální ingredience nutné pro život (stále ještě k debatě).
Jedna věc je jasná. I se všemi požadavky na život, jak jej známe, se zdá, že kolem jiných hvězd existuje spousta planet a je velmi pravděpodobné, Zlatovlásky měsíce kolem planet, obíhajících v obývatelných zónách hvězd v naší galaxii, se zdá, že detekování podpisu života v atmosféře planety nebo měsíce kolem jiného Slunce se nyní zdá být jen otázkou času.
