Кредитна слика: Јохн Рове
Потрага за планетима сличним Земљи почиње претрагом сунчевих звезда. Од астрономије Маггие Турнбулл затражено је да направи кратку листу од тридесет кандидатских звезда које су се поклапале са нашим Сунцем од укупне листе 2.350 звезда које су удаљене стотину светлосних година од нас. Ову кратку листу, укључујући 37 драгуља, искористиће мисија Земаљског претраживача планета, која ће претраживати животне планете тражећи видљиву светлост кисеоника или воде на планети попут Земље - сигуран знак живота.
Тридесет седма звезда западњака у сазвежђу, Близанци, је жуто-наранџаста звезда попут нашег сунца. Звезда се зове 37 Геминорум, али за астрофизичарку Маргарет Турнбул, звезда је посебна јер нуди студију случаја за разматрање онога што би се могло квалификовати као добар кандидат за опслуживање планета становања.
У прављењу своје листе звезда које могу подржавати планете са течном водом и кисеоником, она мора да искључи сунца која су екстремна: или премлада или престар, која се ротира пребрзо, или која су довољно променљива у светлини да изазову климатски хаос на било ком оближњи свијет.
На удаљености од 56,3 светлосне године, звезда 37 Гем тек треба да покаже знакове постојања таквих планета или било које друге планете - али будући НАСА и европски телескопи желе да циљају звезде баш као и 37 Гема будући да би могли да деле нека иста својства због којих је наш соларни систем био усељив. До сада је пронађено више од 100 екстрасоларних планета користећи земаљске телескопе, а процене за укупан број таквих планета у нашој галаксији могу износити у милијардама света кандидата.
Радећи са Универзитета Аризона у Туцсону, од Маггие Турнбулл затражено је да направи кратку листу од тридесет звезда кандидата који највише подсећају на друга сунца која су способна да подрже услове за цветање. Покретање њене потраге међу звездама удаљеним мање од стотину светлосних година дало је око 2.350 звезда да размотри даље.
Турнбулл је недавно представио своје резултате групи научника из НАСА-иног свемирског телескопа, Земаљског проналазача планета (ТПФ), који ће претраживати планете усељиве помоћу видљиве светлости са „потписом“ воде и / или кисеоника са Земље- тип планете. Након планираног покретања ТПФ-а око 2013, уследиће европски пројекат Дарвин који укључује шест свемирских телескопа.
Звјездани списак је оборен са још већег пописа (17.129 звијезда у року од 450 свјетлосних година или 140 парсекса) који су Турнбул и савјетница Јилл Тартер из Института СЕТИ први пут објавили у Астропхисицал Јоурнал. Листа је постала позната као Каталог околних насељених звјезданих система (или ХабЦат). Њихов чланак објављен у августу, под називом „Избор циља за СЕТИ: И. Каталог околних животних система“, проширио је листе кандидата за готово десет пута или редослед величине.
Да би подржао сложени живот, кандидат-звезда мора бити праве боје, светлине и старости. Ако је то средовјечна звијезда попут наше, она ће изгорјети кроз довољно фузијске свјетлосне елементе да произведе теже метале попут жељеза, али не толико старе да се урушава или толико млада да је живот тек далека будућност. На основу фрагмената које знамо о томе како се сложен живот појавио на Земљи, Турнбуллова претрага има за циљ да нађе „Златоконце“ звезда које изгледају „баш у реду“.
Па зашто 37 драгуља?
37 Геминорум се налази у северозападном делу сазвежђа Близанци, названог по близанцима. За астрономе аматере са добрим дворишним телескопом видљив је 37 драгуља. У грчкој митологији близанци Близанци пловили су с Јасоном у потрази за Златним руном; током олује, близанци су помогли да се њихов брод АРГО спаси од потонућа, па су констелацију морнари постали веома цењени.
Већина звезда попут Гем 37 групирана је у мали број спектралних класа, засновано на боји светлости коју емитују. Назвавши каталог Хенри Драпер, звездани списак наводи спектралне класе у седам широких категорија, од најтоплијих до најсладјих звезда. Ове врсте су означене, у циљу смањења температуре, словима О, Б, А, Ф, Г, К и М. Номенклатура је укоријењена у дуго застарелим идејама о еволуцији звијезда, али терминологија остаје. Наше сунце, класификовано на финијој скали као типични 'Г2В' патуљак, старо је око 4,5 милијарди година. Звезда-кандидат, 37 Гем, је сличних година, али нешто старија за милијарду година, на 5,5 милијарди година.
У спектрима звијезда типа Г попут наше (и 37 Гем) доминирају одређени хемијски елементи, на што указују њихове карактеристичне спектралне линије (или емисије). Елементи који су тренутно најзанимљивији су метали, посебно за оне звезде богате гвожђем, калцијумом, натријумом, магнезијумом и титаном. У астрономском смислу, у поређењу са класификацијом нашег сунца као типичног Г2В патуљка, 37 Гем има нешто топлију површинску температуру. Према томе, Турнбуллов главни избор - 37 Гем - каталогизиран је као патуљак Г0В - што значи да је и жуто-наранџаста патуљаста звезда главног низа. Пошто су Г звезде карактеристичне по присуству ових металних линија и слабом спектру водоника, оне деле заједничку старост, масу и светлину.
Иначе, 37 Гем је близу нашег соларног близанца, или сличног Сунцу сличног Близанцу: 1,1 пута веће од масе нашег Сунца, 1,03 пута више од пречника, а 1,25 пута веће од његове светлости.
Сјајности су „можда најважнија информација“, рекао је Турнбул за Астробиологи Магазине, „користимо за одређивање животне вредности оближњих звезда“ за сложен живот, јер светлост указује у којој фази живота је звезда у питању, а то заузврат диктира колико дуго траје звезда ће остати стабилна.
Часопис Астробиологија имао је прилику да разговара са Маггие Турнбулл из Опсерваторије Стевард у Туцсону о томе како да изабере звјездане кандидате за прихватљивост.
Астробиологи Магазине (АМ): Ваша недавна анкета је започела сагледавање око 100 светлосних година удаљених од нашег Сунца, и свих звезда према унутра од тог радијуса, зар не? То је била визуелна сфера за покретање претраге?
Маргарет Турнбул (МТ): Постоји око 2.350 Хиппарцосових звезда унутар 30 парсека (90 светлости)
година), максимална удаљеност за мисију Земаљског претраживача планета (ТПФ). На тој удаљености је око 5.000 укупних звезда, али ми гледамо само Хиппарцосове звезде, тако да је моја почетна листа дугачка 2.350 звезда.
САМ: Да ли сте икада посегли у дворишном телескопу да видите 37 Гем?
МТ: То би свакако требало да се види дворишним телескопом, али не, нисам то гледао својим очима! Због фотометрије (мерење њене светлине) и спектроскопије (мерењем састава) коју сам погледао, осећам се као да је „знам“ а да је никада нисам видео.
Међутим, има још посла да се проматра за 37 Гем. На пример, морамо да извршимо инфрацрвено снимање ове звезде високе резолуције пре него што можемо рећи да би требало да буде мета - ако откријемо да около лебди много крхотина, мораћемо да га скинемо са листе.
САМ: Да ли се звезда, 37 Гем, много разликовала од броја два на листи тридесет најбољих кандидата?
МТ: Заправо, „најбоље“ звезде су врло сличне једна другој, а у стварности нема смисла покушати их рангирати. 37 Гем је једна од најближих звезда која такође задовољава инжењерске критеријуме, тако да у овом тренутку изгледа као веома добар кандидат за претрагу ТПФ-а.
САМ: Само из радозналости, која звезда је званично број два на листи?
МТ: Кад само гледате у тридесетак звезда, све је боље да буду "број једна." Односно, свака звезда коју посматрамо мора бити од примарног интереса за мисију, јер немамо времена за губљење. Још увијек смо у процесу прецизног дефинирања примарног циља мисије.
Ако је циљ поглед на спектар спектралних типова, тада горње звезде могу обухватати близу К или М звезде у близини, али ако је циљ да се посматра 30 од највише сунчаних звезда, тада звезде попут 18 Сцо (солар близанац са 14 парсека у сазвежђу Шкорпија), бета ЦВн ("гонич") или 51 Пег ("Пегасус", летећи коњ) могу бити најбоље опкладе.
САМ: Постоје ли један или два дела недостајућих података који би помогли да се класификација боље побољша код кандидата за звезду?
МТ: У овом тренутку инфрацрвено снимање високе резолуције је недостајући податак који нам дефинитивно требају. Морамо знати да ли ове звијезде имају прашњаве дискове од крхотина које би отежале откривање планета око њих.
Сунце има велику количину зодијакалне прашине, јер Јупитер непрестано меша астероидни појас и док се астероиди сударају додају прашину Сунчевом систему.
Сличан ниво прашине око других звезда можда нам не уништава шансе да видимо планете, али свакако бисмо волели да то сведемо на минимум.
САМ: Који су ваши будући планови за звјездани списак у подршци мисијама Земаљског проналаска планета и Дарвина?
МТ: Још нисам представио свој „последњи“ списак научној радној групи ТПФ 18. и 19. новембра у Поморској опсерваторији САД, током састанка са другима који стварају сопствене спискове.
Већ сам представио своју методологију групи, али сада ћемо се састати са инжењерима који ће нам објаснити ограничења инструмента и морат ћемо даље рашчистити листу да бисмо удовољили њиховим критеријима.
Њихови критеријуми ће укључивати ствари попут: не могу имати звезду пратиоца у року од неколико лучних секунди, чак и ако пратилац не брине за стабилност планете, јер ће додатна светлост контаминирати видно поље; не могу да гледају звезде слабије од приближно 6. магнитуде; могу да гледају звезде најмање ~ 60 степени удаљене од Сунца током целе године, итд.
САМ: Објавили сте свој први каталог усељивих звезда у августу ове године, а ту је и други део. Који су главни планови за ИИ део ХабЦат-а?
МТ: Јилл Тартер и ја смо недавно послали други рад на циљној листи СЕТИ који ће се појавити у Допунама часописа Астрофизички часопис у децембру. Овај рад даје списак старих отворених кластера високе металикности, најближих 100 звезда без обзира на звјездани тип, и око 250 000 звијезда главне секвенције из Тицхо каталога, а све ће их Аллен Телесцопе Арраи (АТА) посматрати кад год је ХабЦат звезда нам није доступна да је посматрамо.
Примарни сноп АТА ће бити упућени радио астрономима и они ће правити мапе врло високе резолуције сопствених циљева, док ћемо истовремено посматрати ХабЦат звезде (или звезде са наших листа у документу 2) за СЕТИ.
САМ: Коначно, да ли мисије, Кеплер и ТПФ, планирају врсте побољшања која би омогућила откривање више планета величине Земље, а не само гасних дивова, за дату звезду у њиховим истраживањима?
МТ: Да. Кеплер ће нам показати колико су земаљске планете посматрајући хиљаде звезда сличних сунцу за „транзите“ - чак и тамо где планета заправо пролази испред звезде у орбиту и привремено блокира мало светлости звезде.
Земаљски проналазач планета ће то пратити тако што ће заправо снимити планете у орбити око најближих звезда и рећи нам да ли ове планете имају атмосферу узимајући спектре.
Можемо потражити воду, кисеоник и угљен диоксид, а ако имамо среће можда ћемо видети и неке директне индикације живота у облику вегетацијског потписа или јаке атмосферске неравнотеже, као што је истовремено присуство кисеоника и метана (због истовремено присуство биљака и метаногених бактерија на Земљи).
Шта је следеће
Свака мисија за откривање и спектроскопско окарактерисање земаљских планета око других звезда мора бити осмишљена тако да може да детектује различите врсте земаљских планета са корисним исходом. Такве мисије су сада у студији - Земаљски проналазач планета (ТПФ), НАСА, а Дарвин - ЕСА, Европска свемирска агенција. Главни циљ ТПФ / Дарвин је пружање података биолозима и хемичарима у атмосфери.
ТПФ / Дарвинов концепт овиси о претпоставци да се може спектроскопски прегледати екстрасоларне планете. Да би таква претпоставка била валидна, морамо одговорити на следећа питања. Шта чини планету погодном за живот и како се може студирати на даљину? Који су различити ефекти које биота може да има на спектре планетарне атмосфере? Које лажне позитивне резултате можемо очекивати? Које су вероватно еволуционе историје атмосфере? А нарочито, шта су робусни показатељи живота?
ТПФ / Дарвин мора прегледати звезде у близини планетарних система који укључују планете земаљске величине у својим насељеним зонама (планете сличне Земљи). Спектроскопијом ТПФ / Дарвин мора утврдити да ли ове планете имају атмосферу и утврдити да ли су погодне за живот.
Мисија Кеплер такође је планирана за лансирање на соларну орбиту у октобру 2006. године. Кеплер је замишљен као мисија за одређивање фреквенције унутрашњих планета у близини насељене зоне широког спектра звезда. Кеплер ће истовремено посматрати 100.000 звезда у нашем галактичком „кварту“, тражећи планете величине Земље или веће планете унутар „насељене зоне“ око сваке звезде - не превише вруће, не превише хладне зоне у којој може да постоји течна вода планета.
Како би нагласио потешкоће у откривању планета величине Земље у орбити око удаљене звезде, главни Кеплеров истражитељ Виллиам Боруцки из НАСА Амес истиче да ће требати 10 000 Земљи да покрију Сунчев диск. Једна НАСА-ина процјена каже да би Кеплер требао открити 50 земаљских планета ако се већина нађених око Земљине величине, 185 планета ако је већина 30 посто већа од Земље и 640 ако је већина 2,2 пута већа од Земљине величине. Поред тога, очекује се да ће Кеплер пронаћи скоро 900 дивовских планета у близини својих звезда и око 30 великана који орбитирају на растојању налик Јупитеру од матичних звезда.
Пошто је већина планета гасних гиганта која су до сада пронађена у орбити много ближе својим звездама него Јупитер Сунцу, Боруцки верује да ће Кеплер током четверо- шестогодишње мисије пронаћи велики део планета прилично близу звезда. Ако се то покаже тачним, каже, „Очекујемо да нађемо хиљаде планета.“
Помоћу садашњих метода астрономима би данас било веома тешко открити планету величине око Земље око звезде 37 Гем. Прошле анализе су, међутим, искључиле неке изборе. На пример, џиновска планета као што је наш Јупитер или Сатурн не кружи око 37 Гема. Ове студије сугеришу да џиновске планете, од десетине до 10 пута веће од Јупитера, не постоје близу 37 Гема (унутар 0,1 до четири астрономске јединице, или једна удаљеност земље-сунца, АУ, види такође Цуммингс ет ал, 1999) . Због изазова проналаска нејасних планета у близини сјајнијих звезда, скоро све до сада пронађене екстрасоларне планете су попут нашег сопственог Јупитера - огромне, вероватно гасовите, и мало вероватне да стварају услове за живот захваљујући непосредној близини матичне звезде .
Али услови око 37 Гема могу подржати мање, унутрашње планете попут Венере или Земље. Нико не зна. Само будућа истраживања имају инструменте који ће моћи пронаћи такве планете сличне Земљи.
Модели звезда попут 37 Гема, међутим, подржавају могуће постојање барем једне стабилне орбите за планету сличну Земљи (са течном водом) центрираном око једне удаљености земља-сунце (1,12 АУ). Таква претпостављена планета би се кретала у орбити између удаљености Земље и Марса у нашем Сунчевом систему. Ова неоткривена планета, ако се то открије у будућим студијама, имала би годину која траје више од 450 дана, или орбитално раздобље од око 1,3 земаљске године.
Пошто је живот на генерисању кисеоника на Земљи трајао око две милијарде година, звезде много млађе од ове вероватно не би имале довољно времена да се живот развија према било којим сложеним облицима. С обзиром на милијарде година потребних за еволуцију живота на земљи, научници би могли да поставе питање да ли ће живот имати шансу у сунчевом систему који краће живи. Врелије, масовније звезде одувек су сматрале да је мање вероватно да живе у животу, али не зато што би биле превисе вруће. Планете би и даље могле да уживају у умереној клими, само даље од Земље од Сунца и на орбитама даље од сопствене матичне звезде. Први проблем усељивости је време, а не температура. Вруће звезде имају тенденцију да изгарају брже - можда пребрзо да би се живот тамо развио.
Изворни извор: Астробиологи Магазине
