Wokół których gwiazd powinniśmy najpierw szukać oznak życia w kosmosie?

Kepler-62f Źródło: NASA Ames/JPL-Caltech/Tim Pyle

Naukowcy poszukujący oznak życia poza Układem Słonecznym muszą poradzić sobie z wieloma trudnościami. Jedną z nich jest sam fakt istnienia setek miliardów gwiazd w samej naszej galaktyce. Aby zawęzić obszar poszukiwań, badacze muszą dojść do wniosku: wokół jakiego typu gwiazd mogą istnieć przyjazne życiu planety?

W ramach najnowszych badań stwierdzona że określona klasa gwiazd, tak zwane gwiazdy typu K, które są nieco ciemniejsze od Słońca, ale jaśniejsze od najciemniejszych gwiazd, może być szczególnie obiecującym celem badań mających na celu poszukiwanie życia pozaziemskiego.

Dlaczego? Po pierwsze, gwiazdy typu K żyją bardzo długo – od 17 do 70 miliardów lat, w porównaniu z 10 miliardami lat w przypadku Słońca – dzięki czemu planety wokół nich krążące mają sporo czasu na powstanie życia. Oprócz tego, gwiazdy typu K charakteryzują się niższą aktywnością w swojej młodości niż najciemniejsze gwiazdy we wszechświecie, czyli karły M czyli czerwone karły.

Gwiazdy typu M także mają pewne zalety dla poszukiwaczy planet sprzyjających życiu. To najpowszechniejszy rodzaj gwiazd w galaktyce. Około 75 procent gwiazd we wszechświecie to czerwone karły. Co więcej, są one niezwykle wydajne energetycznie, dzięki czemu mogą świecić ponad bilion lat. Jedną z gwiazd typu M jest TRAPPIST-1, wokół której krąży siedem planet skalistych o rozmiarach Ziemi.

Jednak burzliwa młodość gwiazd typu M stanowi problem dla potencjalnego życia. Rozbłyski gwiezdne – wybuchowe procesy uwalniania energii magnetycznej – są dużo częstsze i dużo bardziej energetyczne w przypadku młodych gwiazd typu M niż gwiazd podobnych do Słońca. Gwiazdy typu M są także dużo jaśniejsze gdy są młode, przez pierwszy miliard lat po uformowaniu, a uwalniana przez nie energia może odparowywać oceany na jakichkolwiek planetach, które później możemy odkrywać w ekosferach takich gwiazd.

“Wydaje mi się, że gwiazdy typu K stanowią idealny środek między analogami Słońca a gwiazdami typu M” mówi Giada Arney z Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland.

Arney chciała się dowiedzieć jak biosygnatury czyli sygnały życia, mogą wyglądać na hipotetycznych planetach krążących wokół gwiazd typu K. Wyniki jej badań opublikowano właśnie w periodyku Astrophysical Journal Letters.

Naukowcy uważają jednoczesną obecność tlenu i metanu w atmosferze planety za silną biosygnaturę, ponieważ te gazy lubią ze sobą wchodzić w reakcję, wzajemnie się niszcząc. Zatem jeżeli obserwujemy je w atmosferze jednocześnie, oznacza to, że coś je produkuje dość szybko, być może życie.

Niemniej jednak, z uwagi na ogromne odległości dzielące nas od innych gwiazd (i egzoplanet), w atmosferze planety muszą znajdować się znaczące ilości tlenu i metanu, aby można było je dostrzec z obserwatoriów znajdujących się na Ziemi. Badania Arney dowiodły, że sygnatury tlenowo-metanowe będą znacznie silniejsze w otoczeniu gwiazd typu K niż gwiazd podobnych do Słońca.

Arney wykorzystała model komputerowy, który symuluje skład chemiczny i temperaturę atmosfery planetarnej, do sprawdzenia jak atmosfera reaguje na różnego rodzaju gwiazdy macierzyste. Te syntetyczne atmosfery zostały następnie wprowadzone do modelu, który symuluje widmo planety, które powinniśmy być w stanie obserwować za pomocą przyszłych teleskopów.

“Kiedy umieścimy planetę wokół gwiazdy typu K, tlen nie niszczy metanu tak szybko, zatem więcej metanu może zebrać się w atmosferze” mówi Arney. “Dzieje się tak, ponieważ ultrafioletowe promieniowanie gwiazd typu K nie powoduje powstawania wysoce reaktywnego tlenu, który niszczy metan tak chętnie jak ma to miejsce w przypadku gwiazd podobnych do Słońca”.

Taki silniejszy sygnał tlenowo-metanowy przewidziano także dla planet krążących wokół gwiazd typu M, ale ich wysoka aktywność może sprawiać, że gwiazdy tego typu nie są w stanie utrzymywać planet sprzyjających życiu.

Oprócz tego egzoplanety krążące wokół gwiazd typu K łatwiej dostrzec niż planety krążące wokół gwiazd podobnych do Słońca, dlatego że gwiazdy typu K są od nich ciemniejsze. “Słońce jest 10 miliardów razy jaśniejsze od krążącej wokół niego planety typu ziemskiego, przez co trzeba przesłonić naprawdę dużo światła, aby dostrzec planetę. Gwiazda typu K może być ‘tylko’ miliard razy jaśniejsza od krążącej wokół niej Ziemi” mówi Arney

Opublikowany przez Arney artykuł zawiera także fragment o tym, które pobliskie gwiazdy typu K mogą być najlepszymi celami przyszłych obserwacji. “Wydaje się, że określone pobliskie gwiazdy typu K, takie jak 61 Cyg A/B, Epsilon Indi, Groombridge 1618 oraz HD 156026 są szczególnie interesującymi celami przyszłych poszukiwań biosygnatur” dodaje.

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.