Kép jóváírása: John Rowe
A Földhez hasonló bolygók keresése a Napszerű csillagok keresésével kezdődik. Maggie Turnbull csillagászot arra kérték, hogy készítsen egy rövid listát harminc csillagjelöltről, amelyek szorosan megegyeztek a saját Napunkkal, az összesen 2 350 csillagból, amelyek száz fényévnyire vannak tőlünk. Ezt a rövid listát, beleértve a 37 Gem-et, a Földi Bolygó Finder küldetése fogja használni, amely életképes bolygókat fog keresni az oxigén vagy víz látható fényének keresésével a Földhez hasonló bolygón - az élet biztos jele.
A Gemini csillagkép harmincadik legnyugatibb csillaga egy sárga-narancssárga csillag, mint a saját napunk. A csillagot 37 Geminorumnak hívják, de Margaret Turnbull asztrofizikusnak a csillag azért különleges, mert esettanulmányt kínál arra, hogy megvizsgálja, mi tekinthető jó jelöltnek az alkalmazható bolygók tárolására.
A csillagok azon listájának összeállításakor, amely folyékony vízzel és oxigénnel támogathatja a bolygót, ki kell zárnia a szélsőséges napokat: vagy túl fiatal, vagy túl idős, túl gyorsan forog, vagy elég erősen változó fényerővel, hogy bármilyen éghajlati káoszt okozhasson. közeli világ.
Az 56,3 fényév távolságban a 37 Gem csillagnak még nem kell riasztó jeleket mutatnia arról, hogy vannak ilyen bolygók vagy bármilyen bolygó - de a jövőbeli NASA és az európai távcsövek ugyanúgy a csillagokat célozzák meg, mint a 37 Gem, mivel ők esetleg megoszthatják egymást. ugyanazok a tulajdonságok, amelyek a saját naprendszerünket lakhatóvá tették. A földi távcsövekkel eddig több mint 100 extoláris bolygót találtak, és a galaxisunkban lévő ilyen bolygók teljes becslései a jelölt világok milliárdjában jelenhetnek meg.
A Tucson-i Arizonai Egyetemen dolgozva felkérték Maggie Turnbullot, hogy készítsen egy rövid listát harminc csillagjelöltről, amelyek a legjobban hasonlítanak más napokra, amelyek képesek támogatni az élet virágzásának feltételeit. A kevesebb, mint száz fényév távolságra fekvő csillagok között történő keresés megkezdésekor körülbelül 2350 csillagot kaptunk, amelyet tovább kell fontolni.
Turnbull a közelmúltban mutatta be eredményeit a NASA űrteleszkóp-projektjének, a Terrestrial Planet Finder (TPF) tudóscsoportjának, amely lakható bolygókat fog keresni látható fény segítségével, a víz és / vagy oxigén „aláírásával” egy Földről - típusú bolygó. A TPF 2013 körül bekövetkező tervezett beindítása után hat európai űrcsatlakozót magában foglaló európai Darwin-projektet fog követni.
A csillagok listáját egy még nagyobb listáról (17129 csillag 450 fényévben, vagy 140 elemben) lebontottuk, amelyet Turnbull és Jill Tarter, a SETI Intézet tanácsadója először tett közzé az Astrophysical Journal-ban. A listát a Közeli lakható csillagrendszerek katalógusának (HabCat) néven vált ismertté. Az augusztusban megjelent, a „Cél kiválasztása a SETI-hez: I. A közeli lakható csillagrendszerek katalógusa” című cikkükben az előző jelöltek listáját közel tízszeres, vagy nagyságrend szerint bővítették.
A komplex élet támogatása érdekében a jelölt csillagnak megfelelő színű, fényerő és életkorúnak kell lennie. Ha ez egy középkorú csillag, mint a miénk, akkor elegendő mértékben olvadó fényelemeken égett át, hogy nehezebb fémeket, például vasat állítson elő, de nem olyan öreg, hogy összeomlik, vagy olyan fiatal, hogy az élet csak távoli jövőbeli kilátás. Annak alapján, hogy milyen töredékeket tudunk arról, hogy mennyire bonyolult az élet a Földön, a Turnbull keresése arra törekszik, hogy megtalálja a csillagok „aranygyűrűjét”, amely „pontosan helyesnek” tűnik.
Szóval miért 37 Gem?
A Geminorum az Ikrek nevű Gemini csillagkép északnyugati részén fekszik. A jó hátsó udvari távcsővel rendelkező amatőr csillagászok számára a 37 Gem látható. A görög mitológiában az Ikrek ikrek Jasonnal együtt vitorláztak az Arany Gyapjú keresésekor; vihar során az ikrek segítették megmenteni ARGO hajójukat a süllyedéstől, és így a csillagkép a tengerészek nagyra becsülték.
A legtöbb csillagot, mint például a Gem 37, kis számú spektrális osztályba sorolják, nagyjából az általuk kibocsátott fény színének alapján. A Henry Draper katalógusnak nevezett csillaggyűjtemény hét széles kategóriába sorolja a spektrumosztályokat, a legmelegebbtől a legmenőbb csillagig. Ezeket a típusokat csökkenő hőmérséklet szerint O, B, A, F, G, K és M. betűkkel jelöljük. A nómenklatúra a csillagok evolúciójának régóta elavult ötletében gyökerezik, de a terminológia megmarad. Napunk, finomabb skálán osztályozva egy tipikus „G2V” törpének, körülbelül 4,5 milliárd éves. A jelölt csillag, a 37 Gem hasonlóképpen középkorú, de egy milliárd évvel kissé idősebb, 5,5 milliárd éves.
A G-típusú csillagok spektrumában, mint például a sajátunk (és a 37 Gem-ben) bizonyos kémiai elemek dominálnak, amit a jellegzetes spektrumvonalaik (vagy a kibocsátás) jeleznek. A legfontosabb elemek a fémek, különösen a vasban, kalciumban, nátriumban, magnéziumban és titánban gazdag csillag-aláírások esetében. Csillagászati szempontból, összehasonlítva a nap tipikus G2V törpével történő besorolását, a 37 Gem felszíni hőmérséklete kissé melegebb. Így a Turnbull elsődleges válogatása - 37 Gem - G0V törpeként van katalogizálva, ami azt jelenti, hogy sárga-narancs fő sorozatú törpe csillag is. Mivel a G csillagokat ezeknek a fémvonalaknak a jelenléte és a gyenge hidrogén spektrum jellemzi, közös életkoruk, tömegük és fényerejük megoszlik.
Máskülönben a 37 Gem közel áll a saját ikerünkhöz, vagy egy Gemini-szerű párnak a Naphoz: a Nap tömegének 1,1-szerese, átmérőjének 1,03-szorosa és fényereje 1,25-szerese.
A világosság "talán a legfontosabb információ" - mondta Turnbull az Astrobiology Magazine-nak, "a közeli csillagok alkalmazhatóságának meghatározásához használjuk" a komplex élethez, mivel a fényesség azt jelzi, hogy az élet mely szakaszában van a csillag, és ez viszont diktálja, hogy mennyi ideig tart a csillag stabil marad.
Az Astrobiology Magazine-nak lehetősége volt beszélgetni Maggie Turnbull-tal a Tucson Steward Obszervatóriumában arról, hogy miként lehet kiválasztani a csillagjelölteket az alkalmazhatóság szempontjából.
Astrobiology Magazine (AM): Nemrégiben végzett felmérésed körülbelül 100 fényévre nézett a Naptól távol, és minden csillag befelé van ebből a sugárból, igaz? Ez volt a keresés megkezdésének vizuális területe?
Margaret Turnbull (MT): 30 elemben (körülbelül 90 fény) körülbelül 2350 Hipparcos csillag található
év), a Földi bolygó-kereső (TPF) küldetés maximális távolsága. Körülbelül 5000 csillag van ezen a távolságon, de csak a Hipparcos csillagokat nézzük, így a kiindulási listám 2,350 csillag.
AM: Volt már valaha egy hátsó udvari távcső, hogy lássa a 37 Gem-et?
MT: Biztosan látható legyen egy hátsó udvari távcsővel, de nem, még nem néztem rá a saját szememmel! A fotometria (a fényesség mérése) és a spektroszkópia (az összetétel mérése) miatt, amelyet néztem, úgy érzem, hogy „ismerem” azt, még soha nem láttam.
A 37 Gem esetében azonban több megfigyelést kell tenni. Például el kell végeznünk ennek a csillagnak a nagy felbontású infravörös képét, mielőtt azt mondhatnánk, hogy célnak kell lennie - ha felfedezzük, hogy sok hulladék lebeg a környéken, akkor azt ki kell vennünk a listáról.
AM: A csillag, a Gem 37, sokkal különbözött a harminc legjobb jelölt listáján szereplő második helytől?
MT: Valójában a „legjobb” csillagok nagyon hasonlítanak egymáshoz, és a valóságban nincs értelme annak, hogy megpróbáljuk őket rangsorolni. 37 Gem történetesen az egyik legközelebbi csillag, amely szintén megfelel a mérnöki kritériumoknak, tehát ebben az időben nagyon jó jelöltnek tűnik a TPF-kereséshez.
AM: Csak a kíváncsi miatt melyik csillag volt hivatalosan a második hely a listán?
MT: Ha csak harminc csillagot nézel, akkor mindegyik jobb az első számú. Vagyis minden megfigyelt csillagnak elsődleges fontosságúnak kell lennie a misszióban, mert nincs időnk pazarolni. Még mindig folyamatban vagyunk az elsődleges küldetési cél pontos meghatározása.
Ha a cél a spektrumtípusok tartományának vizsgálata, akkor a felső csillagok között lehet a nagyon közeli K vagy M csillag, de ha a cél a 30 leginkább Napszerű csillag megnézése, akkor a csillagok, mint a 18 Sco (egy napenergia) ikrek 14 skálán, a Scorpius csillagképben), béta-CVn (a „kutya”) vagy az 51 Peg („Pegasus”, a repülő ló) lehet a legjobb fogadásunk.
AM: Van egy vagy két hiányzó adat, amely jobban segítené a besorolást a csillagjelöltnél?
MT: Jelenleg a nagy felbontású infravörös képalkotó a hiányzó adat, amelyre feltétlenül szükségünk van. Tudnunk kell, hogy ezeknek a csillagoknak vannak-e poros törmelékei, amelyek megnehezítik az ott keringő bolygók észlelését.
A Nap jelentős mennyiségű állatöv port tartalmaz, mivel a Jupiter folyamatosan keveri az aszteroida övet, és amint az aszteroidák összeütköznek, hozzáadják a port a Naprendszerhez.
A hasonló csillagszint más csillagok körül nem tönkreteheti esélyét a bolygók látására, ám ezt biztosan szeretnénk a lehető legkisebbre tartani.
AM: Milyen jövőbeni tervei vannak a csillaglistáról a Földi Bolygó kereső és a Darwin küldetések támogatására?
MT: Még nem mutattam be „végleges” listámat a TPF tudományos munkacsoportjának november 18–19-én az Egyesült Államok Haditengerészeti Megfigyelőközpontjában, egy olyan találkozón, amelyen másokat készítettek, akik saját listájukat készítik.
A módszertant már bemutattam a csoportnak, de most olyan mérnökökkel fogunk találkozni, akik elmagyarázzák nekünk az eszköz korlátozásait, és a listát tovább kell finomítani, hogy megfeleljenek a kritériumoknak.
Kritériumaik többek között az alábbiakat foglalják magukban: nem lehet társ-csillag több ívpercen belül, még akkor sem, ha a társ nem aggódik a bolygó stabilitása miatt, mivel az extra fény szennyezi a látómezőt; nem lehet a csillagokat halványabbnak látni, mint a 6. nagyság; csak egész évben ~ 60 fok távolságra lehet a csillagoktól, stb.
AM: Ez év augusztusában közzétette az első lakható csillagkatalógusát, és ennek a besorolásnak a második része is van. Melyek a HabCat II. Részének fő tervei?
MT: Jill Tarter és én nemrégiben benyújtottuk a második dokumentumot a SETI céllistáról, amely decemberben megjelenik az Astrophysical Journal kiegészítéseiben. Ez a cikk felsorolja a régi, nagy fémségű nyitott klasztereket, a legközelebbi 100 csillagot, függetlenül a csillagtípustól, és körülbelül 250 000 fő szekvenciacsillagot a Tycho katalógusból, amelyeket mind az Allen Telescope Array (ATA) megfigyelhet, ha egy HabCat A csillag nem érhető el számunkra.
Az elsődleges ATA-sugarat rádiócsillagászok mutatják, és nagyon nagy felbontású térképeket készítenek saját célpontjaikról, ugyanakkor megfigyeljük a HabCat csillagokat (vagy a 2. könyvben szereplő listáinkból származó csillagokat a SETI-re).
AM: Végül: a Kepler és a TPF missziók tervezik-e olyan fejlesztéseket, amelyek felméréseik során egy adott csillag számára nemcsak földgáz óriások számára, hanem egy másik Föld méretű bolygó felderítésére vezetnének?
MT: Igen. Kepler megmutatja nekünk, hogy a szárazföldi bolygók mennyire általánosak, ha megfigyeli a napsütéses csillagok ezreit „áthaladásra” - olyan síkokra, ahol a bolygó valójában áthalad a csillag előtt, amely körül kering, és ideiglenesen blokkolja a csillag fényének egy kis részét.
A Földi Bolygó kereső ezt követi, amikor a legközelebbi csillagokat keringő bolygót ténylegesen leképezi, és spektrumok alapján megmondja nekünk, hogy vannak-e ezek a bolygók atmoszférája.
Megvizsgálhatjuk a vizet, az oxigént és a széndioxidot, és ha szerencsések vagyunk, akkor akár néhány közvetlen életjelzést láthatunk vegetációs jel vagy erős légköri egyensúlyhiány formájában, például az oxigén és a metán egyidejű jelenléte ( növények és metanogén baktériumok egyidejű jelenlétére a Földön).
Mi a következő lépés
A többi csillag körüli szárazföldi bolygók felderítésének és spektroszkópikus jellemzésének bármely küldetését úgy kell megtervezni, hogy különféle típusú földi bolygók észlelhető legyen hasznos eredménnyel. Ezeket a missziókat jelenleg vizsgálják - a NASA a Földi Bolygó Keresőjét (TPF) és az Európai Űrügynökség ESA-t, Darwinot. A TPF / Darwin fő célja, hogy adatokat szolgáltasson a biológusok és a légköri vegyészek számára.
A TPF / Darwin koncepció azon a feltevésen alapul, hogy spektroszkóposan meg lehet szűrni az ekstrasoláris bolygók életképességét. Ahhoz, hogy egy ilyen feltételezés érvényes legyen, a következő kérdésekre kell válaszolnunk. Mi teszi a bolygót lakhatóvá és hogyan lehet távolról tanulmányozni? Milyen különféle hatásokat gyakorolhat a biota a bolygó atmoszférájának spektrumára? Milyen hamis pozitívákat várhatunk el? Milyen valószínűleg lehetnek a légkör evolúciós története? És főleg mi az élet robosztus mutatói?
A TPF / Darwinnak fel kell vizsgálnia a közeli csillagokat olyan bolygórendszerek szempontjából, amelyek földi méretű bolygót tartalmaznak lakható övezetükben („Föld-szerű” bolygók). Spektroszkópiával a TPF / Darwinnak meg kell határoznia, hogy vannak-e ezeknek a bolygóknak a légköre, és meg kell határoznia, hogy életképesek-e.
A Kepler misszióját szintén a tervek szerint 2006 októberében indítják napenergia pályára. A Kepler célja a csillagok széles skálájának lakható övezete közti belső bolygók gyakoriságának meghatározása. Kepler egyidejűleg 100 000 csillagot fog megfigyelni galaktikus „szomszédságunkban”, és földi méretű vagy nagyobb bolygókat keres az egyes csillagok körül elhelyezkedő „lakható zónában” - a nem túl meleg, nem túl hideg zónában, ahol folyékony víz lehet. egy bolygó.
A távoli csillagot keringő Föld méretű bolygó felismerésének nehézségeire a Kepler fő kutatója, William Borucki, a NASA Ames rámutat, hogy 10 000 Földre lenne szükség a Nap korongjának lefedéséhez. A NASA egyik becslése szerint Keplernek fel kell fedeznie 50 földi bolygót, ha a talált esetek többsége a Föld méretének felel meg, 185 bolygó, ha a legtöbb 30% -kal nagyobb, mint a Föld, és 640, ha a legtöbb a Föld 2,2-szerese. Ezen felül várható, hogy Kepler majdnem 900 óriási bolygót talál a csillagokhoz közel, és körülbelül 30 óriást keres körül, akik Jupiterhez hasonló távolságra keringnek a szülői csillagokatól.
Mivel a gáz óriási bolygók többsége, amelyek eddig sokkal közelebb helyezkedtek el a csillagokhoz, mint a Jupiter a Nap felé, Borucki úgy véli, hogy a négy-hat éves küldetés során Kepler a csillagokhoz közeli bolygók nagy részét fogja találni. Ha ez igaznak bizonyul, azt mondja: "Arra számítunk, hogy ezer bolygót találunk."
A jelenlegi módszerekkel a csillagászok ma nagyon nehezen tudnának felfedezni egy Föld méretű bolygót a 37 Gem csillag körül. A múltbeli elemzések azonban kizárták néhány választást. Például egy olyan óriás bolygó, mint a saját Jupiterünk vagy a Saturnunk, nem kering körüli 37 Gem körül. Ezek a tanulmányok arra utaltak, hogy a Jupiter tömegének tized-tízszeresére eső óriási bolygók nem léteznek 37 Gem közelében (0,1–4 csillagászati egység vagy egy föld-nap távolságon belül, AU, lásd még Cummings et al., 1999). . A sokkal fényesebb csillagok közelében lévő homályos bolygók felkutatásának kihívásai miatt szinte az összes eddig megtalált extrasoláris bolygó olyan, mint a saját Jupiterünk - hatalmas, valószínűleg gáznemű, és valószínűtlen, hogy életfeltételeket teremt az élettel, mivel a szülőcsillagok közelsége közeli. .
De a körülbelül 37 Gem körülményei támogathatják a kisebb, belső bolygót, például a Vénust vagy a Földet. Senki sem tudja. Csak a jövőbeli felmérések rendelkeznek a műszerekkel, amelyek képesek ilyen földi bolygók megtalálására.
A csillagmodellek, például a 37 Gem, támogatják azonban legalább egy stabil pálya létezését egy Föld-szerű bolygón (folyékony vízzel), amely egy föld-nap távolság (1,12 AU) körül van. Egy ilyen feltételezett bolygó kering a Naprendszerünk Föld és Mars távolsága között. Ennek a fel nem fedezett bolygónak - ha a jövőbeni tanulmányokban kimutatható lenne - egy éve több, mint 450 napig tartana, vagy körülbelül 1,3 Föld-év körüli pályája lenne.
Mivel az oxigéngeneráló élet a Földön kb. Két milliárd évig tartott ahhoz, hogy az ennél jóval fiatalabb csillagoknak valószínűleg nem lenne elegendő idejük ahhoz, hogy az élet bármilyen komplex formává fejlődhessen. Tekintettel a földi élet fejlődéséhez szükséges milliárd évre, a tudósok megkérdezhetik, lehet-e élet az esélye egy rövidebb élettartamú Naprendszerben. A melegebb, hatalmasabb csillagokat mindig kevésbé tartották valószínűleg életben, de nem azért, mert túl melegek lennének. A bolygók még mindig élvezhetik a mérsékelt éghajlatot, éppúgy, mint a Föld a Naptól, és a saját szülőcsillagától távolabbi keringő pályáin. Az alkalmazhatóság első problémája az idő, nem a hőmérséklet. A melegebb csillagok általában gyorsabban égnek el - talán túl gyorsan ahhoz, hogy ott fejlődhessenek.
Eredeti forrás: Astrobiology Magazine
