Közismert tény, hogy minden csillag élettartama van. Ez a kialakulással kezdődik, majd folytatódik a fő szekvencia szakaszán (amely az élet legnagyobb részét képezi), mielőtt a halálba végződik. A legtöbb esetben a csillagok normál méretük többszörösére felduzzadnak, amikor életük során kilépnek a fő szekvencia fázistól. Ezalatt az idő alatt valószínűleg elhasználják azokat a bolygókat, amelyek szorosan keringnek velük.
Azon bolygók esetében, amelyek nagyobb távolságra keringik a csillagot (lényegében a rendszer „Fagyvonala” túl), a körülmények valóban elég melegedhetnek ahhoz, hogy életüket támogassák. És a Cornell Egyetem Carl Sagan Intézetéből származó új kutatások szerint ez a helyzet néhány csillagrendszernél milliárd évig eltarthat, és a földön kívüli élet teljesen új formáit eredményezheti!
Körülbelül 5,4 milliárd év múlva a Napunk kilép a fő szekvencia fázisából. Miután kimerítették a hidrogén üzemanyagot a magjában, az ott felhalmozódott közömbös hélium-hamu instabillá válik és saját súlya alatt összeomlik. Ennek következtében a mag felmelegszik és sűrűbbé válik, ami viszont a Nap méretének növekedéséhez vezet, és fejlődésének piros vörös óriáságú (RGB) szakaszába lép.
Ez az időszak azzal kezdődik, hogy a Nap szubgengássá válik, amelyben lassan megduplázódik a méret körülbelül fél milliárd év alatt. A következő fél milliárd évet ezután gyorsabban terjeszti, és a jelenlegi méretének 200-szorosa és több ezerszer világosabbá teszi. Ezután hivatalosan egy vörös óriás csillag lesz, amely végül addig a pontig terjeszkedik, amikor a Mars pályáján túllép.
Amint azt egy előző cikkben feltártuk, a Föld bolygó nem fogja túlélni a Napunkat, hogy Vörös Óriássá váljon - sem a Merkúr, a Vénusz vagy a Mars. De a „Frost Line” -on túl, ahol elég hideg, hogy az illékony vegyületek - például víz, ammónia, metán, szén-dioxid és szén-monoxid - fagyott állapotban maradjanak, a fennmaradó gáz óriások, jég óriások és törpe bolygók életben maradnak . Nem csak ezt, hanem egy hatalmas olvadás is beindul.
Röviden: amikor a csillag kibővül, valószínűleg ugyanaz lesz a „lakható zónája”, magában foglalja a Jupiter és a Szaturnusz pályáit. Amikor ez megtörténik, a korábban lakhatatlan helyek - mint például a joviói és a króniai holdok - hirtelen lakhatóvá válhatnak. Ugyanez vonatkozik sok más csillagra az univerzumban, amelyek valószínűleg vörös óriásokká válnak, amikor élettartamuk végére járnak.
Amikor azonban Napunk eléri a Red Giant Branch fázist, akkor várhatóan csak 120 millió évnyi aktív élet marad hátra. Ez nem elég idő ahhoz, hogy új életformák kialakuljanak, fejlődjenek és valóban összetettek legyenek (azaz hasonlóan az emberekhez és más emlősfajokhoz). De egy nemrégiben készült kutatás szerint, amely a Az asztrofizikai folyóirat - a „Fő utáni szekvencia csillagok lakható zónája” néven - egyes bolygók sokkal hosszabb ideig képesek maradni az univerzumban található vörös óriáscsillagok körül - bizonyos esetekben akár akár 9 milliárd évig is!
A perspektíva szempontjából kilenc milliárd év megközelíti a Föld jelenlegi korszakának kétszeresét. Tehát feltételezve, hogy a szóban forgó világoknak is megfelelő elemeik vannak, elegendő időük lesz arra, hogy új és összetett életformákat teremtsenek. A tanulmány társszerzője, Lisa Kaltennegeris professzor, a Carl Sagan Intézet igazgatója is. Mint ilyen, nem idegen az élet kutatására az Univerzum más részein. Ahogy e-mailben elmagyarázta a Space Magazine-nak:
„Megállapítottuk, hogy a bolygók - attól függően, hogy mekkora a Nap (minél kisebb a csillag, annál hosszabb ideig maradhat a bolygó életképes) - akár 9 milliárd évig is szép és melegek maradhatnak. Ez egy régi csillagot érdekes helyré tesz az élet megkeresésére. Lehetséges, hogy a felszínen kezdődött (például egy befagyott óceánban), és amikor a jég megolvad, a gázok, amelyekben az élet belélegzik és kijutik, kiléphetnek a légkörbe - ami lehetővé teszi a csillagászok számára, hogy az élet aláírásaként felvegyék őket. Vagy a legkisebb csillagok számára, a korábban fagyott bolygó szép és meleg időszaka akár 9 milliárd év is lehet. Így az élet abban az időben potenciálisan meg is kezdődhet. ”
A meglévő csillagmodellek és evolúcióik - azaz egydimenziós sugár-konvektív éghajlati és csillagok evolúciós modellek - felhasználásával tanulmányozásukhoz Kaltenegger és Ramirez képesek voltak kiszámítani a lakhatósági zónák (HZ) távolságait a poszt-fő szekvencia sorozata körül (poszt-MS) csillagok. Ramses M. Ramirez - a Carl Sagan Intézet kutató munkatársa és a cikk vezető szerzője - e-mailben elmagyarázta a kutatási folyamatot a Space Magazine számára:
„Csillagú evolúciós modelleket használtunk, amelyek megmutatják nekünk, hogy a csillagmennyiségek, elsősorban a fényerő, a sugár és a hőmérséklet változnak az idővel, ahogy a csillag öregszik a vörös óriási fázis során. Az éghajlati modellt arra is felhasználtuk, hogy kiszámítsuk, mennyi energiát bocsát ki minden csillag a lakhatósági zóna határain. Ezt és a fentebb említett csillagok fényességét ismerve kiszámíthatjuk a távolságot az alkalmazható zóna határától. ”
Ugyanakkor arra gondoltak, hogy az ilyen csillagok fejlődése hogyan befolyásolhatja a csillag bolygóinak légkörét. Ahogy egy csillag kibővül, elveszíti tömegét, és napenergia szél formájában kifelé dobja. A csillag közelében keringő bolygók esetében vagy alacsony felszíni gravitációval rendelkező légköreiknek légköreik egészét vagy egészét robbantani lehet. Másrészről, a megfelelő tömegű (vagy biztonságos távolságra elhelyezkedő) bolygók meg tudják őrizni légköreik nagy részét.
"A tömegveszteségből származó csillagszelek rontják a bolygó légkörét, amelyet az idő függvényében is kiszámolunk" - mondta Ramirez. „Amint a csillag elveszíti tömegét, a Naprendszer kifelé mozgatásával megőrzi a szögmozgást. Tehát azt is figyelembe vesszük, hogy a keringési pályák mikor mozognak az idővel. ” Azoknak a modelleknek a segítségével, amelyek beépítették a csillagok és a légköri veszteség mértékét a csillag vörös óriási ágának (RGB) és aszimptotikus óriás ágának (AGB) fázisaiba, meg tudták határozni, hogy ez hogyan fog játszani a bolygók számára, amelyek mérete a szuper Holdok a szuper Földökig.
Azt találták, hogy egy bolygó a HS utáni nagyfrekvenciás tartományban képes maradni eon vagy annál hosszabb ideig, attól függően, hogy meleg a csillag, és olyan fémekre számítanak, amelyek hasonlóak a Napunkhoz. Ahogy Ramirez kifejtette:
„A legfontosabb eredmény az, hogy a bolygó maximális időtartama 200 millió év lehet a meleg csillagok ebben a piros óriás lakható övezetében. A legmenőbb csillagunk (M1) számára a bolygó maximális időtartama ebben a vörös óriás lakható övezetben 9 milliárd év lehet. Ezek az eredmények feltételezik, hogy a fémségi szint hasonló a Napunkhoz. A nagyobb fémek százalékos csillagával a nemfémek (H, He..etc) olvasztása hosszabb ideig tart, így ezek a maximális idõk meghosszabbíthatók még néhányszor, akár körülbelül kétszeresére. ”
Naprendszerünkkel összefüggésben ez azt jelentheti, hogy néhány milliárd év alatt az olyan világok, mint az Europa és az Enceladus (amelyekre már gyanítják, hogy jeges felületük alatt életük van), lövöldözni fognak, ha teljes jogú lakhatóvá válnak. Ahogy Ramirez szépen összefoglalta:
„Ez azt jelenti, hogy a main-main szekvencia a csillagok evolúciójának egy másik, potenciálisan érdekes fázisa az alkalmazhatóság szempontjából. Röviddel azután, hogy a bolygók belső rendszerét a növekvő, növekvő vörös óriáscsillag átalakító sivatakká változtatta meg, a káosztól távolabb potenciálisan lakható házak lehetnek. Ha fagyos világok, mint például az Europa, a jég megolvadna, esetleg felfedve minden létező életet. Ez a már létező élet detektálható jövőbeli missziók / távcsövek segítségével, amelyek légköri bioszignátumokat keresnek.”
De talán a legizgalmasabb részvétel kutatási tanulmányukból az volt, hogy arra a következtetésre jutottak, hogy a csillagok MS-utáni utáni lakható zónáin keringő bolygók olyan távolságon belül teszik meg őket, hogy közvetlen képalkotó technikák segítségével kimutathatók legyenek. Tehát nemcsak az esélye, hogy az idősebb csillagok körében életet találjanak, mint korábban gondoltuk, nekünk sem kell gondot okozni a jelenlegi exoplanet-vadászati technikákkal történő megfigyelésük során!
Érdemes megjegyezni, hogy Kaltenegger és Dr. Ramirez második kiadványt nyújtottak be közzétételre, amelyben a vörös óriáscsillagok listáját tartalmazza a Föld 100 fényévétől számítva. Annak tudatában, hogy ezeknek a csillagoknak, amelyek mindegyike csillagszomszédságunkban található, életmentő világok lehetnek lakható övezetükben, további lehetőségeket kell biztosítaniuk a bolygó vadászai számára az elkövetkező években.
Nézze meg ezt a videót Cornellcast-ból, ahol Kaltenegger professzor megosztja azt, ami inspirálja tudományos kíváncsiságát és hogyan dolgoznak Cornell tudósai a földön kívüli élet bizonyításán.
