Căutarea vieții extraterestre în afara sistemului nostru solar este în prezent concentrată pe planetele extrasolare din „zonele locuibile” ale sistemelor exoplanetare din jurul stelelor similare cu Soarele. Găsirea planetelor asemănătoare Pământului în jurul altor stele este obiectivul principal al misiunii Kepler a NASA.
Zona locuibilă (HZ) din jurul unei stele este definită ca raza de distanțe peste care ar putea exista apă lichidă pe suprafața unei planete terestre, având în vedere o atmosferă suficient de densă. Planetele terestre sunt în general definite drept stâncoase și similare cu Pământul ca mărime și masă. O vizualizare a zonelor locuibile în jurul stelelor cu diametre diferite și luminozitate și temperatură este prezentată aici. Regiunea roșie este prea caldă, regiunea albastră este prea rece, dar regiunea verde este potrivită pentru apa lichidă. Deoarece poate fi descris în acest fel, HZ este, de asemenea, denumit „Zona Goldilocks”.
În mod normal, ne gândim la planetele din jurul altor stele ca fiind asemănătoare cu sistemul nostru solar, unde o rețetă de planete orbitează o singură stea. Deși teoretic posibil, oamenii de știință au dezbătut dacă planetele vor fi sau nu găsite vreodată în jurul perechilor de stele sau ale mai multor sisteme stelare. Apoi, în septembrie 2011, cercetătorii din misiunea Kepler de la NASA au anunțat descoperirea Kepler-16b, o planetă rece, gazoasă, de dimensiunea lui Saturn, care orbitează pe o pereche de stele, precum Tatooine, ficțiunile Star Wars.
Săptămâna aceasta am avut șansa să intervievez unul dintre tinerii arme care studiază exoplanetele, Billy Quarles. Luni, Billy și coautorii săi, profesorul Zdzislaw Musielak și profesorul asociat Manfred Cuntz, și-au prezentat descoperirile cu privire la posibilitatea unor planete similare Pământului în zonele locuibile ale Kepler 16 și ale altor sisteme de stele circumbinare, la întâlnirea AAS din Austin, Texas. .
„Pentru a defini zona locuibilă, calculăm cantitatea de flux care este incident pe un obiect la o distanță dată”, a explicat Billy. „De asemenea, am avut în vedere că diferite planete cu atmosfere diferite vor păstra căldura în mod diferit. O planetă cu efect de seră cu adevărat slab poate fi mai aproape de stele. Pentru o planetă cu efect de seră mult mai puternic, zona locuibilă va fi mai departe. ”
„În studiul nostru particular, avem o planetă care orbitează două stele. Una dintre stele este mult mai strălucitoare decât cealaltă. Atât de mult mai luminos, încât am ignorat cu totul fluxul provenit de la steaua mai mică însoțitoare. Deci, definiția noastră a zonei locuibile în acest caz este o estimare conservatoare. "
Quarles și colegii săi au efectuat studii numerice ample asupra stabilității pe termen lung a orbitelor planetare din cadrul Kepler 16 HZ. „Stabilitatea orbitei planetare depinde de distanța de stelele binare”, a spus Quarles. „Cu cât sunt mai stabili, cu atât sunt mai stabili, deoarece există mai puțin perturbări din partea stelei secundare.”
Pentru sistemul Kepler 16, orbitele planetare din jurul stelei primare sunt stabile numai până la 0,0675 AU (unități astronomice). „Aceasta este în interiorul limitei interioare a locuinței, unde efectul de scurgere a serii preia”, a explicat Billy. Acest lucru nu exclude posibilitatea unor planete locuibile în orbită strânsă în jurul stelei principale a perechii. Ceea ce au descoperit a fost că orbitele din zona Goldilocks mai departe, în jurul perechii de stele cu masă scăzută a lui Kepler 16, sunt stabile la scară de timp de un milion de ani sau mai mult, oferind posibilitatea ca viața să poată evolua pe o planetă din interiorul acelui HZ.
Orbita aproximativ circulară a lui Kepler 16b, la aproximativ 65 de milioane de mile de stele, se află la marginea exterioară a acestei zone locuibile. Fiind un gigant pe gaz, 16b nu este o planetă terestră locuibilă. Totuși, o lună asemănătoare Pământului, a Luna Goldilocks, pe orbită în jurul acestei planete ar putea susține viața dacă ar fi suficient de masiv pentru a reține o atmosferă asemănătoare Pământului. „Am stabilit că un exomoon locuibil este posibil pe orbita în jurul Kepler-16b”, a spus Quarles.
Am întrebat Quarles despre impactul evoluției stelare a acestor zone Goldilocks. El mi-a spus: „Există o serie de lucruri de luat în considerare de-a lungul duratei de viață a unui sistem. Una dintre ele este modul în care evoluează vedeta în timp. În cele mai multe cazuri, zona locuibilă începe să se apropie și apoi se scurge încet. ”
În timpul secvenței principale a unei stele, arderea nucleară de hidrogen acumulează heliu în miezul său, provocând o creștere a presiunii și a temperaturii. Acest lucru apare mai rapid la stele care sunt mai masive și mai scăzute în metalicitate. Aceste modificări afectează regiunile exterioare ale stelei, ceea ce duce la o creștere constantă a luminozității și a temperaturii efective. Steaua devine mai luminoasă, ceea ce face ca HZ să se deplaseze spre exterior. Această mișcare ar putea duce la o planetă din HZ la începutul secvenței principale a unei stele, pentru a deveni prea cald și, eventual, nelocuibil. În mod similar, o planetă inhospitală inițial în afara HZ, poate dezgheța și permite viața să înceapă.
„Pentru studiul nostru, am ignorat partea de evoluție stelară”, a declarat autorul principal, Quarles. „Am rulat modelele noastre timp de un milion de ani pentru a vedea unde se află zona locuibilă pentru acea parte a ciclului de viață al stelei.”
A fi la distanța corectă de steaua sa este doar una dintre condițiile necesare pentru ca o planetă să fie locuibilă. Condițiile obișnuite de pe o planetă necesită diverse condiții geofizice și geochimice. Mulți factori pot preveni sau împiedica locuința. De exemplu, planeta poate să lipsească de apă, gravitația poate fi prea slabă pentru a reține o atmosferă densă, rata impacturilor mari poate fi prea mare sau ingredientele minime necesare vieții (încă în dezbatere) pot să nu existe.
Un lucru este clar. Chiar și cu toate cerințele pentru viață așa cum o cunoaștem, par să existe o mulțime de planete în jurul altor stele și, foarte probabil, Moile Goldilocks în jurul planetelor, orbitând în zonele locuibile ale stelelor din galaxia noastră, că detectarea semnăturii vieții în atmosfera unei planete sau a lunii în jurul altui Soare pare doar o chestiune de timp acum.
