החיפוש אחר חיים מחוץ לכדור הארץ מחוץ למערכת השמש שלנו מתמקד כיום בכוכבי לכת חוץ-שטחיים בתוך 'אזורים ראויים למגורים' של מערכות חוץ-פלנטריות סביב כוכבים הדומים לשמש. מציאת כוכבי לכת דמויי כדור הארץ סביב כוכבים אחרים היא המטרה העיקרית של משימת קפלר של נאס"א.
האזור המגורים (HZ) סביב כוכב מוגדר כמגוון המרחקים עליהם יכולים מים נוזלים להתקיים על פני כדור הארץ היבשתי, בהינתן אווירה צפופה מספיק. כוכבי לכת יבשתיים מוגדרים בדרך כלל כסלעים ודומים לכדור הארץ בגודל ובמסה. כאן מוצג הדמיה של אזורי המגורים סביב כוכבים בקטרים שונים ובבהירות וטמפרטורה. האזור האדום חם מדי, האזור הכחול קר מדי, אך האזור הירוק מתאים בדיוק למים נוזליים. מכיוון שניתן לתאר זאת, HZ מכונה גם ה- "אזור Goldilocks".
בדרך כלל אנו חושבים שכוכבי לכת סביב כוכבים אחרים דומים למערכת השמש שלנו, שם פינה של כוכבי לכת מקיפה כוכב יחיד. למרות שאפשר תיאורטית, מדענים התלבטו אם אי פעם יימצאו כוכבי לכת סביב זוגות כוכבים או מערכות כוכבים מרובות. ואז, בספטמבר 2011, הודיעו חוקרים במשימת קפלר של נאס"א על גילויו של קפלר -16 ב ', כוכב לכת קר, גזי, סטורני בגודל שבתאי, המקיף זוג כוכבים, כמו הטאטואין הבדיוני של מלחמת הכוכבים.
השבוע הזדמן לי לראיין את אחד התותחים הצעירים שלומדים exoplanets, בילי קווארלס. אתמול (ב ') הציגו בילי וחבריו המשותפים, הפרופסור זדזיסלב מוסיאלק והפרופסור החברתי מנפרד קונז, את ממצאיהם על האפשרות של כוכבי לכת דמויי כדור הארץ בתוך אזורי המגורים של קפלר 16 ומערכות כוכבים כוכביות אחרות, בישיבת AAS באוסטין, טקסס. .
"כדי להגדיר את האזור המגורים אנו מחשבים את כמות השטף המתרחשת על עצם במרחק נתון," הסביר בילי. "לקחנו בחשבון שכוכבי לכת שונים עם אטמוספרות שונות ישמרו על חום שונה. כוכב לכת עם אפקט חממה חלש באמת יכול להיות קרוב יותר לכוכבים. עבור כוכב לכת עם אפקט חממה הרבה יותר חזק, האזור המגורים יהיה רחוק יותר. "
"במחקר המסוים שלנו, יש לנו כוכב לכת המקיף שני כוכבים. אחד הכוכבים בהיר בהרבה מהשני. כה הרבה יותר בהירים, שהתעלמנו לחלוטין מהשטף שמגיע מכוכב הלוויה הקלוש והקטן יותר לגמרי. אז ההגדרה שלנו לאזור המגורים במקרה זה היא הערכה שמרנית. "
קווארלס ועמיתיו ביצעו מחקרים מספריים נרחבים על היציבות לטווח הארוך של מסלולי כדור הארץ בתוך קפלר 16 הרץ. "היציבות של המסלול הפלנטרי תלויה במרחק מהכוכבים הבינאריים", אמר קווארלס. "ככל שנמצא יותר יציב הם נוטים להיות, מכיוון שיש פחות הפרעה מהכוכב המשני."
עבור מערכת Kepler 16, מסלולי כדור הארץ סביב הכוכב הראשוני יציבים רק עד 0.0675 AU (יחידות אסטרונומיות). "זה נמצא בתוך גבול הפנימיות של יכולת ההרגל, שם משתלט אפקט החממה הנמלט", הסביר בילי. כל זה מלבד פוסל אפשרות של כוכבי לכת ראויים למגורים במסלול קרוב סביב הכוכב הראשי של הצמד. מה שהם מצאו היה שמסלולי מסלול באזור גולדילוקס הרחוק יותר, סביב צמד הכוכבים הנמוכים של קפלר 16, יציבים על מדדי זמן של מיליון שנה ומעלה, ומספקים את האפשרות שהחיים יכולים להתפתח על כוכב לכת בתוך אותה אזור HZ.
מסלולו המעגלי בערך של קפלר 16b, כ -65 מיליון מיילים מהכוכבים, נמצא בקצה החיצוני של אזור מגורים זה. בהיותו ענק גז, 16b אינו כוכב לכת יבשתי למגורים. עם זאת, ירח דמוי כדור הארץ, א ירח זהבבמסלול סביב כוכב לכת זה יכול לקיים חיים אם הוא היה מסיבי מספיק כדי לשמור על אווירה דמויי כדור הארץ. קווארלס אמר כי "קבענו כי אקסמון יכול להיות ראוי למגורים במסלול סביב קפלר -16 ב '.
שאלתי את קווארלס כיצד ההתפתחות הכוכבית משפיעה על אזורי גלילי הזהב האלה. הוא אמר לי, "יש כמה דברים שצריך לקחת בחשבון במשך כל חייה של מערכת. אחד מהם הוא איך הכוכב מתפתח עם הזמן. ברוב המקרים האזור המגורים מתחיל להיות קרוב ואז מתרחק לאט. "
במהלך חיי המשך העיקרי של כוכב, שריפה גרעינית של מימן בונה הליום בליבה, וגורמת לעלייה בלחץ ובטמפרטורה. זה מתרחש במהירות רבה יותר בכוכבים שהם מסיביים יותר ונמוכים במתכות. שינויים אלה משפיעים על האזורים החיצוניים של הכוכב, וכתוצאה מכך עלייה מתמדת בבהירות וטמפרטורה יעילה. הכוכב הופך להיות זוהר יותר, וגורם ל- HZ לנוע כלפי חוץ. תנועה זו עלולה לגרום לכך שכוכב לכת בתוך ה- HZ בתחילת חיי הרצף הראשי של הכוכב, יהפוך לחם מדי, ובסופו של דבר, בלתי ניתן ליישוב. באופן דומה, כוכב לכת בלתי מרשים במקור מחוץ ל- HZ, עשוי להפשיר ולאפשר את התחלת החיים.
"למחקר שלנו התעלמנו מחלק ההתפתחות הכוכב", אמר מחבר הראשי, קווארלס. "ניהלנו את הדגמים שלנו במשך מיליון שנה כדי לראות היכן נמצא האזור המגורים עבור אותו חלק ממעגל החיים של הכוכב."
הימצאות במרחק הנכון מהכוכב שלו היא רק אחד מהתנאים ההכרחיים הנדרשים בכדי שיהיה כוכב לכת יכול להיות ניתן למגורים. תנאים מגורים בכוכב לכת מצריכים תנאים גיאופיזיים וגיאוכימיים שונים. גורמים רבים יכולים למנוע, או להכשיל, יכולת הרגל. לדוגמה, הכוכב עשוי להיעדר מים, כוח הכבידה עשוי להיות חלש מכדי לשמור על אווירה צפופה, קצב ההשפעות הגדולות עשוי להיות גבוה מדי, או שמא המרכיבים המינימליים הנחוצים לחיים (שעדיין עומדים לדיון) לא יהיו שם.
דבר אחד ברור. אפילו עם כל הדרישות לחיים כפי שאנחנו מכירים אותם, נראה שיש הרבה כוכבי לכת סביב כוכבים אחרים, וסביר מאוד, ירחי זהב סביב כוכבי לכת, המסתובבים באזורי הכוכבים בגלקסיה שלנו, שגילוי חתימת החיים באטמוספירה של כוכב לכת או ירח סביב שמש אחרת נראה כרגע רק עניין של זמן.
