Хорошо ли живётся под оранжевым солнцем?

В закладки

Вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной, мучает человечество с незапамятных пор. И с открытием первой экзопланеты около солнцеподобной звезды в 1995-м году открылась и новая глава в поисках внеземной жизни. К настоящему моменту обнаружены уже тысячи подобных планет. Но наш интерес прикован к избранным, поэтому мы задаём вопрос: способны ли планеты в обитаемых зонах своих звёзд поддерживать жизнь?

Для тех, кто не знал (или подзабыл) — объясняю. Обитаемая зона — это индивидуальный для каждой звезды диапазон орбит. Если в этом диапазоне находится каменистая планета вроде нашей, то вероятность существования на ней воды в жидком состоянии выше, чем в других диапазонах орбит. Из-за благоприятного температурного режима. А, как мы знаем, вода является немаловажным компонентом жизни. Собственно, вот пример:

На этой неделе широкой общественности были представлены некоторые результаты работы телескопа TESS — о них вы можете узнать в отдельной заметке. В числе прочего, охотник за внесолнечными мирами открыл систему из трёх планет вокруг звезды спектрального класса М. Обитаемая зона (Habitable Zone) этой звезды выделена на изображении зелёным цветом.

Солнце — звезда спектрального класса G — в течение примерно четырёх миллиардов лет поддерживает жизнь на нашей планете. Логично предположить, что жизнь, подобную нашей (а другой мы пока и не знаем), стоит искать на землеподобной планете в окрестностях солнцеподобной звёзды. Но Эдвард Гайнан из Университета Вилланова (штат Пенсильвания) так не считает:

Звёзды спектрального класса K (или оранжевые карлики) являются золотой серединой. Они сочетают свойства как более редких и ярких звёзд класса G, так и более тусклых и многочисленных звёзд класса М. В окрестностях звёзд этого спектрального класса (особенно более ярких) очень хорошие условия для формирования жизни. И если вы ищете обитаемые планеты, то оранжевые карлики повышают вероятность того, что ваши поиски увенчаются успехом, ибо они довольно распространены.

В пределах примерно 30 световых лет большую часть звёзд составляют красные карлики (примерно 70%). Оранжевых карликов примерно в два раза больше, нежели солнцеподобных звёзд: 13% против 6%. Звёзды этого типа имеют продолжительность жизни от 15 до 45 миллиардов лет. Наше светило не проживёт более десяти. А скоротечность его эволюции сделает Землю непригодным для жизни местом уже через 1-2 миллиарда лет.  По словам Гайнана:

Способность поддерживать жизнь у звёзд типа Солнца ограничена фактором продолжительности существования стабильной атмосферы у планет в их окрестностях.

Из-за постепенного увеличения светимости сдвигается обитаемая зона звезды; поэтому через миллиард лет наша планета будет находиться на внутреннем её краю. И с дальнейшим увеличением яркости Солнца вообще из неё выйдет, следствием чего будет испарение океанов и потеря атмосферы. А когда Солнце достигнет возраста примерно в 9 миллиардов лет, то оно превратится в красного гиганта и, вероятно, полностью поглотит нашу планету. Кошмар.

Яркость солнцеподобных звёзд увеличивается примерно на 6,5% каждый миллиард лет их жизни; аналогичный показатель у оранжевых карликов составляет примерно 2%.

Звёзды класса M (или же красные карлики), в свою очередь, имеют небольшие размеры и живут намного дольше солнцеподобных звёзд. Но, насколько мы знаем, они не очень-то дружелюбны по отношению к жизни. У этих звёзд относительно узкие, расположенные на небольших расстояниях обитаемые зоны. Поэтому находящиеся там планеты подвергаются интенсивному облучению в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах. Эти миры могут быть просто-напросто высушены активностью собственных звёзд: неизвестно, могут ли они сохранять свои атмосферы по прошествии миллиардов лет, когда активность их светил постепенно сходит на нет. 

Оранжевые карлики не являются столь активными звёздами: их вспышки происходят гораздо реже. Планеты в системах таких звёзд получают примерно на два порядка меньшую дозу рентгеновского излучения, нежели их собратья из систем красных карликов.

На этом изображении приведены характеристики, соответствующие трём различным типам звёзд: M, K и G-классов. В качестве сравнительных параметров выбраны: ширина обитаемой зоны (habitable zone size), интенсивность облучения планеты в обитаемой зоне (x-ray irradiance), распространённость звёзд в нашей галактике (relative abundance) и продолжительность жизни звезды (longevity). Оранжевые карлики и впрямь являются золотой серединой.

Эдвард Гайнан совместно со своим коллегой Скоттом Энглом в рамках программы GoldiloKs работают вместе со студентами бакалавриата Университета Виллановы. Они измеряют возраст, скорость вращения, а также интенсивность в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах у звёзд позднего G и K классов. Для своих наблюдений они используют космический телескоп “Хаббл”, рентгеновскую обсерваторию “Чандра” и спутник Европейского космического агентства XMM-Newton. 

Это планета Kepler-62f в представлении художника. Её материнская звезда — оранжевый карлик класса K2V возрастом в 7 миллиардов лет и массой в 69% солнечной. Планета имеет орбитальный период примерно в 267 дней и получает от своего светила около 41% той энергии, что Земля получает от Солнца. Её масса по крайней мере в 2,8 раза больше земной.

Гайнан и Энгл обнаружили, что в окрестностях оранжевых карликов уровень излучения для планет благоприятнее, нежели у звёзд M-класса. Причём независимо от того, где находятся эти планеты (в непосредственной близости от звезды, или же на значительном расстоянии). Большее время жизни оранжевых карликов относительно солнцеподобных звёзд также означает более медленное смещение их обитаемой зоны. За всё время жизни Солнца (примерно 10 миллиардов лет) оранжевые карлики увеличивают свою яркость всего на 15-20%. Это означает, что у жизни в окрестностях такой звезды есть гораздо больше времени на превращение в какие-то сложные формы.

За последние 30 лет Гайнан и Энгл вместе со своими учениками пронаблюдали огромное множество различных типов звёзд. Основываясь на своих исследованиях, учёные определили взаимосвязь между возрастом звезды, скоростью её вращения, излучением и активностью. Эти данные были использованы для изучения воздействия излучения высокой энергии на атмосферы планет и возможную жизнь.

Может быть вместо того, чтобы искать жизнь вокруг подобных Солнцу звёзд, нам следует переключиться на светила поменьше? Как думаете? 😉

По материалам NASA

UPD: В статье появилась пара графиков. Всё потому, что профессор Гайнан любезно предоставил презентацию, с которой он и его коллеги выступали на встрече Американского астрономического сообщества на этой неделе. За что ему большое спасибо!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

33
Войдите, чтобы видеть ещё 5 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Армстронг Н.
Вечность назад

Парадокс Ферми становится ещё более зловещим...

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.