קרדיט תמונה: ג'ון רו
החיפוש אחר כוכבי לכת דמוי כדור הארץ מתחיל בחיפוש אחר כוכבים דמויי שמש. האסטרונום מגי טרנבול התבקש לערוך רשימה קצרה של שלושים כוכבי מועמדים שהתאימו מקרוב לשמש שלנו מתוך רשימה כוללת של 2,350 כוכבים שנמצאים במרחק מאה שנות אור מאיתנו. הרשימה הקצרה הזו, הכוללת 37 פנינה, תשמש את המשימה הארצית לפיתוח כדור הארץ, שתחפש אחר כוכבי לכת על ידי חיפוש אחר האור הנראה של חמצן או מים בכוכב לכת כדור הארץ - סימן חיים בטוח.
הכוכב השלושים ושבעה הכי מערבי בקבוצת הכוכבים, תאומים, הוא כוכב צהוב-כתום כמו השמש שלנו. הכוכב נקרא 37 Geminorum, אך עבור האסטרופיזיקנית מרגרט טרנבול, הכוכבת היא מיוחדת מכיוון שהיא מציעה מקרה בוחן לשקול מה עשוי להיחשב כמועמד מועמד להכנת כוכבי לכת ראויים למגורים.
בבניית רשימת הכוכבים שעשויים לתמוך בכוכבי לכת עם מים נוזלים וחמצן, עליה להוציא שמשות קיצוניות: צעירות מדי או זקנות מדי, שמסתובבות מהר מדי, או שהן משתנות מספיק בבהירות בכדי לגרום לכאוס אקלימי על כל העולם הסמוך.
במרחק של 56.3 שנות אור משם, כוכב 37 ג'ם טרם הציג סימנים מגולליים שיש להם כוכבי לכת כאלה, או כל כוכבי לכת - אך טלסקופים עתידיים של נאס"א ואירופה מחפשים לכוון לכוכבים בדיוק כמו 37 ג'ם מכיוון שהם עשויים לחלוק כמה מאותם נכסים שהפכו את מערכת השמש שלנו למגורים. יותר ממאה כוכבי לכת חוץ-קוטביים נמצאו עד כה באמצעות טלסקופים מבוססי קרקע, וההערכות לסך כל כוכבי הלכת הללו בגלקסיה שלנו עשויות להסתכם במיליארדי העולמות המועמדים.
בעבודה מאוניברסיטת אריזונה בטוסון, מגי טרנבול התבקשה להכין רשימה קצרה של שלושים מועמדים לכוכבים שדומים ביותר לשמשות אחרות המסוגלות לתמוך בתנאים של החיים לפרוח. פתיחת החיפושים שלה אחר כוכבים שנמצאים במרחק של פחות ממאה שנות אור משם הניבה כ -2,350 כוכבים שיש לשקול בהמשך.
טרנבול הציגה לאחרונה את תוצאותיה בפני קבוצת מדענים מהפרויקט של טלסקופ החלל של נאס"א, ה- Finder Planet Lander (TPF), אשר תחפש אחר כוכבי לכת ראויים למגורים באמצעות אור גלוי עם "חתימת" מים ו / או חמצן מכדור הארץ- סוג כוכב לכת. לאחר ההשקה המתוכננת של TPF בסביבות 2013, יעקוב אחר פרויקט דארווין האירופי הכולל שישה טלסקופים חלליים.
רשימת הכוכבים הוקפצה מרשימה גדולה עוד יותר (17,129 כוכבים תוך 450 שנות אור, או 140 פרסק), שאותה פירסם טרנבול והיועץ ג'יל טרטר ממכון SETI לראשונה בכתב העת Astrophysical. הרשימה התפרסמה כקטלוג מערכות הסביבה בקרבת מקום (או HabCat). מאמרם שפורסם באוגוסט, תחת הכותרת "בחירת יעד עבור SETI: I. קטלוג של מערכות הכוכבים הסמוכים בקרבת מקום", הרחיב את רשימות המועמדים הקודמים כמעט פי עשרה, או בסדר גודל.
כדי לתמוך בחיים מורכבים, כוכב מועמד חייב להיות בצבע הנכון, הבהירות והגיל. אם זה כוכב בגיל העמידה כמו שלנו, הוא יישרף דרך אלמנטים קלים המתמזגים מספיק כדי לייצר מתכות כבדות יותר כמו ברזל, אך לא כל כך ישנים שהוא קורס או צעיר כל כך שהחיים הם רק סיכוי עתידי רחוק. על סמך אילו רסיסים שאנו מכירים כיצד הופיעו החיים המורכבים על פני כדור הארץ, החיפוש של טרנבול נועד למצוא את "שערי הזהב" של הכוכבים שנראים 'בדיוק נכונים'.
אז למה 37 פנינה?
37 מזל תאומים נמצא בחלק הצפון-מערבי של קבוצת מזל תאומים, על שם התאומים. עבור אסטרונומים חובבים עם טלסקופ טוב בחצר האחורית, ניתן לראות 37 פנינה. במיתולוגיה היוונית הפליגו תאומי תאומים עם ג'ייסון במסע אחר גיזת הזהב; במהלך סערה, התאומים עזרו להציל את ספינתם ARGO מלשקיע, וכך הקונסטלציה זכתה להערכה רבה על ידי מלחים.
רוב הכוכבים כמו פנינה 37 מקובצים למספר קטן של כיתות ספקטרליות, המבוססים בערך על צבע האור שהם פולטים. קומפנדיום הכוכבים מכונה קטלוג הנרי דרייפר, מציג שיעורי ספקטרליות בשבע קטגוריות רחבות, מהכוכבים הכי חמים לכדי מגניבים. סוגים אלה מיועדים, לפי סדר הטמפרטורה, על ידי האותיות O, B, A, F, G, K, ו- M. הננומטוריה מושרשת ברעיונות מיושנים וארוכים אודות אבולוציה מהממת, אך המינוח נותר. השמש שלנו, המסווגת בקנה מידה עדין יותר כגמד "G2V" טיפוסי, היא כ -4.5 מיליארד שנה. כוכב המועמד, 37 ג'ם, הוא בגיל העמידה דומה, אך מבוגר מעט במיליארד שנה, 5.5 מיליארד שנים.
הספקטרום של כוכבים מסוג G כמו שלנו (ו- 37 פנינה) נשלטים על ידי אלמנטים כימיים מסוימים, כפי שמסומנים על ידי קווי הספקטרום האופייניים שלהם (או פליטות). האלמנטים המעניינים ביותר הם מתכות, במיוחד לאותם חתימות כוכבים העשירות בברזל, סידן, נתרן, מגנזיום וטיטניום. במונחים אסטרונומיים, בהשוואה לסיווג השמש שלנו כגמד G2V טיפוסי, ל- 37 Gem יש טמפרטורת שטח מעט יותר חמה. לפיכך, הבחירה העיקרית של טרנבול -37 ג'ם - מקוטלגת כגמד G0V - כלומר היא גם כוכבת ננסית בצבע כתום צהוב-כתום. מכיוון שכוכבי G מתאפיינים בנוכחותם של קווים מתכתיים אלה וספקטרום מימן חלש, הם חולקים גיל, מסה וזוהר נפוצים.
אחרת, 37 פנינה קרובה לתאום השמש שלנו, או מקבילה דמוי מזל תאומים לשמש: פי 1.1 ממסת השמש שלנו, פי 1.03 מקוטרה, ופעמיים פי 1.2 מהזוהר שלה.
אור הזוהר הוא "אולי המידע החשוב ביותר", אמר טרנבול למגזין Astrobiology, "אנו משתמשים בקביעת סבירות הכוכבים הסמוכים" לחיים מורכבים, מכיוון שהזוהר מציין באיזה שלב בחיים הכוכב נמצא, וזה בתורו מכתיב כמה זמן הכוכב יישאר יציב.
למגזין האסטרוביולוגיה הייתה הזדמנות לשוחח עם מגי טרנבול במצפה הכוכבים בסטוזן בטוסון על בחירת מועמדים מהממים למגורים.
מגזין אסטרוביולוגיה (AM): הסקר האחרון שלך החל להסתכל על כמאה שנות אור הרחוקות מהשמש שלנו, וכל הכוכבים פנימה מהרדיוס ההוא, נכון? זו הייתה התחום הויזואלי לפתיחת החיפוש?
מרגרט טרנבול (MT): יש בערך 2,350 כוכבי היפרקוס בתוך 30 פרסקים (90 אור
שנים), המרחק המקסימלי למשימת ה- Terrestrial Planet Finder (TPF). ישנם כ -5,000 כוכבים בסך הכל במרחק זה, אך אנו מסתכלים רק על כוכבי היפרקוס, כך שרשימת הפתיחה שלי היא 2,350 כוכבים.
בבוקר: האם אי פעם אחזת בטלסקופ בחצר האחורית לראות 37 פנינה?
מ.ט.: זה בהחלט צריך להיות גלוי עם טלסקופ בחצר האחורית, אבל לא, לא הסתכלתי על זה במו עיניי! בגלל הפוטומטריה (מדידת בהירותה) והספקטרוסקופיה (מדידת ההרכב שלה) שעיינתי בהם, אני מרגיש ש"אני מכיר "את זה בלי שראיתי אותו מעולם.
עם זאת, יש להקפיד יותר לעשות עבור 37 פנינה. לדוגמה, אנו צריכים לבצע הדמיה אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה של כוכב זה לפני שנוכל לומר שהוא אמור להיות יעד - אם נגלה שיש הרבה פסולת שצפה סביבנו, נצטרך להוריד אותה מהרשימה.
בבוקר: האם הכוכב, ג'ם 37, היה שונה בהרבה ממספר שני ברשימת שלושת המועמדים הטובים ביותר?
מ.ט.: בעצם, הכוכבים ה"טובים ביותר "דומים זה לזה מאוד, ובמציאות לא הגיוני לנסות לדרג אותם. 37 פנינה היא במקרה אחד הכוכבים הקרובים מאוד שגם עומדים בקריטריונים ההנדסיים, כך שכרגע זה נראה כמו מועמד טוב מאוד לחיפוש TPF.
בבוקר: רק מתוך סקרנות, איזה כוכב היה רשמי מספר שתיים ברשימה?
מ.ט.: כשאתה רק מסתכל על שלושים כוכבים, מוטב שכולם יהיו "מספר אחד". כלומר, כל כוכב שאנו מתבוננים צריך לעניין את המשימה העיקרית מכיוון שאין לנו זמן לבזבז. אנו עדיין בתהליך של הגדרת מדויק של מטרת המשימה העיקרית.
אם המטרה היא להסתכל על מגוון סוגים ספקטרליים, הכוכבים העליונים עשויים לכלול כוכבי K או M קרובים מאוד, אך אם המטרה היא להסתכל על 30 מהכוכבים הדומים ביותר לשמש, אז כוכבים כמו 18 Sco (שמש תאום ב -14 פרסקיות בקונסטלציה סקורפיוס), בטא CVn ("הכלב"), או 51 פג ("פגאסוס", הסוס המעופף) עשוי בסופו של דבר להיות ההימורים הטובים ביותר שלנו.
בבוקר: האם יש חתיכה אחת או שתיים של נתונים חסרים שיעזרו לסיווג להיטיב עם מועמדי הכוכבים?
מ.ט.: נכון לעכשיו, הדמיה אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה היא פיסת הנתונים החסרה שאנו בהחלט זקוקים לה. עלינו לדעת אם בכוכבים האלה יש דיסקי פסולת מאובקים אשר היו מקשים על איתור כוכבי לכת המסתובבים שם.
בשמש יש כמות ניכרת של אבק גלגל המזלות מכיוון שיופיטר מערבב כל הזמן את חגורת האסטרואידים וככל שהאסטרואידים מתנגשים הם מוסיפים אבק למערכת השמש.
רמה דומה של אבק סביב כוכבים אחרים עשויה לא להרוס את הסיכוי שלנו לראות כוכבי לכת, אך אנו בהחלט רוצים לשמור על זה למינימום.
בבוקר: מהן התוכניות העתידיות שלך לרשימת הכוכבים לתמיכה במשימות הכוכבים הארציים והדרווין?
מ.ט.: עדיין לא הצגתי את רשימת 'הסופי' שלי לקבוצת העבודה המדעית TPF ב- 18 וב -19 בנובמבר במצפה הכוכבים הימי האמריקני, במהלך פגישה עם אחרים שיוצרים רשימות משלהם.
כבר הצגתי את המתודולוגיה שלי לקבוצה, אך כעת ניפגש עם מהנדסים שיסבירו לנו את אילוצי הכלי ונצטרך לחדד עוד יותר את הרשימה כך שתתאים לקריטריונים שלהם.
הקריטריונים שלהם יכללו דברים כמו: לא יכול להיות כוכב לוויה בתוך כמה שניות קשת אפילו אם בן הזוג אינו דואג ליציבות כדור הארץ, מכיוון שהאור הנוסף יזהם את שדה הראיה; לא יכול להסתכל על כוכבים מתעלמים יותר מאשר בערך 6; יכול להסתכל רק על כוכבים במרחק של לפחות 60 מעלות מהשמש במשך כל השנה וכו '.
בבוקר: פרסמת את הקטלוג הראשון שלך של כוכבים ראויים למגורים באוגוסט השנה, ויש חלק שני לסיווג ההוא. מהן התוכניות העיקריות לחלק ב 'של חב"ט?
מ.ט.: ג'יל טרטר ואני הגשנו לאחרונה מאמר שני ברשימת היעד של SETI אשר יופיע בתוספי העיתון Astrophysical בדצמבר. מאמר זה מציג רשימה של אשכולות פתוחים עתיקים ומתכתיים, 100 הכוכבים הקרובים ביותר ללא קשר לסוג הכוכבים, וכ -250,000 כוכבי רצף עיקריים מקטלוג טיכו, אשר כולם יצפו על ידי מערך הטלסקופים של אלן (ATA) בכל פעם ש- HabCat הכוכב אינו זמין עבורנו.
אלומת ATA הראשונית תועבר על ידי אסטרונומים ברדיו, והם יכינו מפות ברזולוציה גבוהה מאוד של היעדים שלהם, ובמקביל נצפה בכוכבי HabCat (או כוכבים מהרשימות שלנו בנייר 2) עבור SETI.
בבוקר: סוף סוף האם המשימות, קפלר ו- TPF, מתכננים את סוגי השיפורים שיניבו איתור של כוכבי לכת בגודל אדמה יותר, ולא רק ענקי גז, עבור כוכב נתון בסקרים שלהם?
מ.ט.: כן. קפלר ייתן לנו אינדיקציה לכמה כוכבי לכת יבשתיים נפוצים על ידי צפייה באלפי כוכבים דמויי שמש ל"מעברים "- אירועים שבהם הכוכב אכן עובר מול הכוכב הוא מסתובב וחוסם מעט מעט מאור הכוכב.
Finder Plane Terrestrial יעקוב אחריו על ידי הדמיה של כוכבי לכת למעשה סביב הכוכבים הקרובים ביותר, ויספר לנו אם בכוכבי הלכת הללו יש אטמופרים על ידי לקיחת ספקטרום.
אנו יכולים לחפש מים, חמצן ופחמן דו חמצני, ואם יתמזל מזלנו אנו עשויים אפילו לראות כמה אינדיקציות ישירות לחיים בצורה של חתימת צמחיה או חוסר שיווי משקל אטמוספרי, כמו נוכחות בו זמנית של חמצן ומתאן (עקב לנוכחות בו זמנית של צמחים וחיידקי מתנוגן בכדור הארץ).
מה הלאה
יש לתכנן כל משימה לגלות ולאפיין ספקטרוסקופית כוכבי לכת יבשתיים סביב כוכבים אחרים כך שתוכל לזהות סוגים שונים של כוכבי לכת יבשתיים עם תוצאה שימושית. משימות מסוג זה נחקרות כעת - Finder Planet Terrestrial Planet (TPF), על ידי נאס"א, ודרווין על ידי ESA, סוכנות החלל האירופית. המטרה העיקרית של TPF / דארווין היא לספק נתונים לביולוגים ולכימאים האטמוספריים.
תפיסת ה- TPF / דארווין תלויה בהנחה שאפשר להקרין כוכבי לכת חוץ-קוטביים למטרות הרגל ספקטרוסקופית. כדי שהנחה כזו תהיה תקפה, עלינו לענות על השאלות הבאות. מה הופך כדור הארץ למגורים ואיך ניתן ללמוד אותם מרחוק? מהן ההשפעות המגוונות שהביוטה עשויה להפעיל על ספקטרום האטמוספירה הפלנטרית? לאילו חיובי כוזב אנו יכולים לצפות? מהן ההיסטוריה האבולוציונית של האטמוספרות שעלולות להיות? ובעיקר, מהם אינדיקטורים חזקים לחיים?
על TPF / דארווין לסקר כוכבים סמוכים עבור מערכות פלנטאריות הכוללות כוכבי לכת בגודל יבשתי באזורי המגורים שלהם (כוכבי לכת "דמויי אדמה"). באמצעות ספקטרוסקופיה, על TPF / דארווין לקבוע האם לכוכבי הלכת הללו יש אטמוספרות ולקבוע אם הם ראויים למגורים.
משימת קפלר מתוכננת אף היא לשיגור למסלול סולארי באוקטובר 2006. קפלר נועד כמשימה לקבוע את תדירות כוכבי הלכת הפנימיים בסמוך לאזור המגורים של מגוון רחב של כוכבים. קפלר צופה בו זמנית 100,000 כוכבים ב"שכונה "הגלקטית שלנו, ומחפש כוכבי לכת בגודל כדור הארץ או גדולים יותר בתוך ה"איזור ראוי למגורים" סביב כל כוכב - האזור הלא חם מדי ולא קר מדי, בו עשויים להתקיים מים נוזליים. כוכב.
כדי להדגיש את הקושי לגלות כוכב לכת בגודל כדור הארץ המקיף כוכב מרוחק, החוקר הראשי של קפלר, וויליאם בורוקי מנאס"א איימס מציין כי ייקח 10,000 כדור הארץ כדי לכסות את דיסק השמש. הערכה אחת של נאס"א טוענת כי קפלר צריך לגלות 50 כוכבי לכת יבשתיים אם מרבית המוצאים הם בגודל כדור הארץ, 185 כוכבי לכת אם רובם גדולים יותר בכ -30 אחוז מכדור הארץ ו 640 אם רובם נמצאים פי 2.2 מגודל כדור הארץ. בנוסף, קפלר צפוי למצוא כמעט 900 כוכבי לכת ענקיים קרוב לכוכביהם וכ- 30 ענקים המסתובבים במרחקים דומים לצדק מכוכבי האם שלהם.
מכיוון שרוב כוכבי הלכת ענקי הגז שנמצאו עד כה במסלול קרוב הרבה יותר לכוכביהם ממה שיופיטר עושה לשמש, בורוקי מאמין שבמהלך המשימה של ארבע עד שש שנים, קפלר ימצא חלק גדול מכוכבי הלכת די קרוב לכוכבים. אם זה יוכח, הוא אומר, "אנו מצפים למצוא אלפי כוכבי לכת."
בעזרת שיטות נוכחות, אסטרונומים כיום יתקשו מאוד לאתר כוכב לכת בגודל כדור הארץ סביב כוכב 37 Gem. עם זאת, ניתוחים קודמים שללו כמה אפשרויות. לדוגמה, כוכב לכת ענק כמו צדק או שבתאי שלנו לא מקיף סביב 37 פנינה. מחקרים אלו העלו כי כוכבי לכת ענקיים העשירים פי עשרה עד עשרה ממסת יופיטר אינם קיימים קרוב ל -37 פנינה (בתוך 0.1 עד ארבע יחידות אסטרונומיות, או מרחק שמש-אדמה אחת, AU, ראו גם Cummings et al, 1999) . בגלל האתגרים במציאת כוכבי לכת עמומים ליד כוכבים בהירים בהרבה, כמעט כל כוכבי הלכת הזרים שנמצאו עד כה דומים ליופיטר שלנו - מסיבי, כנראה גזי, ולא סביר שתביא תנאי חיים בגלל הקרבה שלהם לכוכב הורה. .
אך תנאים סביב 37 פנינה עשויים לתמוך בכוכבי לכת פנימיים קטנים יותר כמו ונוס או כדור הארץ. אף אחד לא יודע. רק בסקרים עתידיים יהיה המכשור המסוגל למצוא כוכבי לכת דמויי אדמה כאלה.
מודלים של כוכבים כמו פנינה 37, אכן תומכים בקיומו האפשרי של מסלול יציב אחד לפחות לכוכב לכת דמוי כדור הארץ (עם מים נוזליים) המרוכז סביב מרחק שמש אדמה אחת (1.12 AU). כוכב לכת משוער כזה יעבור בין המרחקים של כדור הארץ למאדים במערכת השמש שלנו. לכוכב לכת בלתי-גלוי זה, אם ניתן לגלות אותו במחקרים עתידיים, תהיה שנה שנמשכת יותר מ -450 יום, או תקופת מסלול של בערך 1.3 שנות כדור הארץ.
מכיוון שלקח כשני מיליארד שנה לחיים המניבים חמצן בכדור הארץ, הכוכבים הצעירים בהרבה ככל הנראה לא הספיקו לחיים להתפתח לכדי צורות מורכבות כלשהן. בהתחשב במיליארדי השנים הנדרשות להתפתחות החיים על פני כדור הארץ, המדענים יכלו להטיל ספק אם החיים יסכנו סיכוי במערכת סולארית קצרה יותר. כוכבים חמים ומסיביים יותר נחשבו מאז ומתמיד לסבירות נמוכה יותר למגורים בחיים, אך לא מכיוון שהם היו חמים מדי. כוכבי לכת עדיין יכלו ליהנות מאקלים ממוזג, רק רחוק יותר מכדור הארץ מהשמש, ובמסלול מרוחק יותר מכוכב האם האישי שלה. הבעיה הראשונה של הרגלים היא בעיה בזמן ולא טמפרטורה. כוכבים חמים נוטים לשרוף מהר יותר - אולי מהר מכדי שהחיים יתפתחו שם.
המקור המקורי: מגזין אסטרוביולוגיה
