В поисках жизни за пределами Земли астрономы ищут планеты в "обитаемой зоне" звезды-иногда называемой "зоной Златовласки" - где температура как раз подходит для жидкой воды, чтобы существовать на поверхности планеты, чтобы питать жизнь, как мы ее знаем.
Новая идея, подкрепленная трехдесятилетним набором звездных исследований, заключается в том, что есть "звезды Златовласки" — не слишком горячие, не слишком прохладные и, прежде всего, не слишком жестокие, чтобы принимать дружественные к жизни планеты.
Поскольку наше Солнце питало жизнь на Земле в течение почти 4 миллиардов лет, общепринятая мудрость предполагает, что звезды, подобные ему, будут основными кандидатами в поисках других потенциально обитаемых миров. В действительности, звезды немного холоднее и менее светящиеся, чем наше Солнце, классифицированные как K карликов, являются истинными "звездами Златовласки", - сказал Эдвард Гуинан из Университета Вилланова, Вилланова, Пенсильвания. "К-карликовые звезды находятся в" сладком пятне " со свойствами, промежуточными между более редкими, более светящимися, но более короткоживущими звездами солнечного типа (G-звезды) и более многочисленными красными карликовыми звездами (M-звезды). Звезды класса К, особенно более теплые, имеют лучший из всех миров. Если вы ищете планеты с обитаемостью, обилие K звезд накачает ваши шансы найти жизнь."
Для начала, в нашей галактике в три раза больше K карликов, чем звезд, подобных нашему Солнцу. Примерно 1000 K звезд лежат в пределах 100 световых лет от нашего Солнца как главные кандидаты на исследование. Эти так называемые оранжевые карлики живут от 15 миллиардов до 45 миллиардов лет. Для сравнения, наше Солнце, которое сейчас находится уже на полпути своего существования, длится всего 10 миллиардов лет. Его сравнительно быстрый темп звездной эволюции сделает Землю в значительной степени непригодной для жизни всего за один-два миллиарда лет. - Звезды солнечного типа ограничивают время, в течение которого атмосфера планеты может оставаться стабильной, - сказала Гуинан. Это потому, что примерно через миллиард лет Земля будет вращаться внутри более горячего (внутреннего) края обитаемой зоны Солнца, которая движется наружу, когда Солнце становится теплее и ярче. В результате Земля будет иссушена, поскольку она теряет свою нынешнюю атмосферу и океаны. К возрасту в 9 миллиардов лет Солнце будет раздуваться, чтобы стать красным гигантом, который может поглотить Землю.
Несмотря на свои небольшие размеры, еще более обильные красные карликовые звезды, также известные как M карликовые звезды, имеют еще более продолжительное время жизни и, по-видимому, враждебны к жизни, как мы ее знаем. Планеты, расположенные в сравнительно узкой обитаемой зоне красного карлика, которая очень близка к звезде, подвергаются воздействию экстремальных уровней рентгеновского и ультрафиолетового (УФ) излучения, которые могут быть в сотни тысяч раз интенсивнее того, что Земля получает от Солнца. Неумолимый фейерверк вспышек и выброса корональной массы бомбардирует планеты с дыханием дракона кипящей плазмы и ливнями проникающих высокоэнергетических частиц. Планеты обитаемой зоны красных карликов могут быть испечены до костей сухими и иметь свои атмосферы, лишенные их очень рано в своей жизни. Это, вероятно, может запретить планетам развиваться, чтобы быть более гостеприимными через несколько миллиардов лет после того, как вспышки красных карликов утихли. "Мы больше не так оптимистичны в отношении шансов найти развитую жизнь вокруг многих звезд M", - сказал Гуинан.
Карлики K не имеют интенсивно активных магнитных полей, которые питают сильные рентгеновские и ультрафиолетовые излучения и энергетические вспышки, и поэтому они стреляют вспышками гораздо реже, основываясь на исследованиях Гуинана. Сопутствующие планеты получат примерно 1/00 часть Смертельного рентгеновского излучения по сравнению с теми, которые вращаются вокруг близких к обитаемым зон магнитно-активных M-звезд.
В рамках программы под названием "Проект GoldiloKs" Гуинан и его коллега из Вилланова Скотт Энгл работают со студентами старших курсов для измерения возраста, скорости вращения, а также рентгеновского и Дальнего ультрафиолетового излучения в выборке в основном холодных звезд G и K.Они используют космический телескоп Хаббла НАСА, рентгеновскую обсерваторию Chandra и спутник XMM-Newton ЕКА (Европейское космическое агентство) для своих наблюдений. Чувствительные ультрафиолетовые наблюдения Хаббла за излучением от водорода были использованы для оценки излучения от образца около 20 оранжевых карликов. - Хаббл-единственный телескоп, который может вести подобные наблюдения, - сказала Гуинан.
Гуинан и Энгл обнаружили, что уровни радиации были гораздо более благоприятными для любых сопутствующих планет, чем те, которые были найдены вокруг красных карликов. Звезды K также имеют более длиннее время жизни и поэтому более медленную миграцию обитаемой зоны. Поэтому K карликов кажутся идеальным местом для поиска жизни, и эти звезды позволят время для высокоразвитой жизни развиваться на планетах. За все время существования Солнца — 10 миллиардов лет-K звезд только увеличивают свою яркость примерно на 10-15%, что дает биологической эволюции гораздо более длительный промежуток времени для развития продвинутых форм жизни, чем на Земле.
Гуинан и Энгл посмотрели на некоторые из наиболее интересных K звезд, принимающих планеты, в том числе Kepler-442, Tau Ceti и Epsilon Eridani. (Последние две были ранними целями проекта Озма конца 1950 — х годов-первой попытки обнаружить радиопередачи от внеземных цивилизаций.)
"Kepler-442 примечателен тем, что эта звезда (спектральная классификация, K5) содержит то, что считается одной из лучших планет Златовласки, Kepler-442b, каменистая планета, которая составляет чуть более чем в два раза массу Земли. Итак, система Kepler-442-это планета Златовласки, размещенная звездой Златовласки!- сказала Гуинан.
За последние 30 лет Гуинан и Энгл и их ученики наблюдали различные звездные типы. На основе своих исследований исследователи установили взаимосвязь между возрастом звезд, скоростью вращения, Рентгеновско-УФ излучением и факельной активностью. Эти данные были использованы для изучения влияния высокоэнергетического излучения на атмосферу планеты и возможную жизнь.
Космический телескоп "Хаббл" является проектом международного сотрудничества между НАСА и ЕКА (Европейским космическим агентством). Центр космических полетов НАСА имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет телескопом. Институт космических телескопов (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, проводит научные операции Хаббла. STScI эксплуатируется для NASA Ассоциацией университетов для исследования в астрономии в Вашингтоне
