Atvaizdo kreditas: Johnas Rowe'as
Žemiškų planetų paieškos prasideda nuo saulės panašių žvaigždžių paieškų. Astronomos Maggie Turnbull buvo paprašyta sudaryti trumpą sąrašą iš trisdešimties žvaigždžių kandidačių, kurios tiksliai atitiko mūsų pačių Saulę, iš viso 2 350 žvaigždžių, esančių per šimtą šviesos metų nuo mūsų, sąrašo. Šis trumpas sąrašas, kuriame yra 37 „Gem“, bus naudojamas „Earth Earth Finder“ misijoje, kuri ieškos gyvenamųjų planetų ieškodama matomos deguonies ar vandens šviesos žemėje esančioje planetoje - tikras gyvenimo ženklas.
Trisdešimt septinta žvaigždžių vakarų žvaigždė Dvyniai yra geltonai oranžinė žvaigždė, kaip mūsų pačių saulė. Žvaigždė vadinama 37 „Geminorum“, tačiau astrofizikai Margaret Turnbull žvaigždė yra ypatinga tuo, kad siūlo atvejo analizę siekiant įvertinti, kas galėtų būti tinkamas kandidatas apgyvendinti planetas.
Sudarydama savo žvaigždžių, galinčių palaikyti planetas su skystu vandeniu ir deguonimi, sąrašą, ji turi atsisakyti kraštutinių saulės spindulių: arba per jauna, arba per sena, besisukanti per greitai arba pakankamai kintamo ryškumo, kad bet kuriame netoliese esantis pasaulis.
Žvaigždė „37 Gem“, esanti 56,3 šviesmečio atstumu, dar neturi parodyti signalinių ženklų, kad turi tokias ar bet kokias planetas, tačiau būsimi NASA ir Europos teleskopai nori nukreipti žvaigždes kaip ir 37 „Gem“, nes jie gali pasidalinti kai kurios tos pačios savybės leido mūsų saulės sistemai gyventi. Naudojant antžeminius teleskopus iki šiol buvo rasta daugiau nei 100 ekstrasoliarių planetų, o tokių planetų, esančių mūsų galaktikoje, skaičiavimai gali sudaryti milijardus pasaulio šalių kandidačių.
Dirbdama iš Arizonos universiteto Tuksone, Maggie Turnbull buvo paprašyta sudaryti trumpą sąrašą iš trisdešimties žvaigždžių kandidatų, kurie labiausiai primena kitas saulutes, galinčias palaikyti gyvenimo klestėjimo sąlygas. Pradėjus jos paiešką tarp žvaigždžių, esančių mažiau nei šimtu šviesmečių, buvo gauta apie 2350 žvaigždžių, kurias reikia apsvarstyti toliau.
Neseniai Turnbull pristatė savo rezultatus NASA kosminio teleskopo projekto „Terrestrial Planet Finder“ (TPF) mokslininkų grupei, kuri ieškos gyvenamųjų planetų, naudodama matomą šviesą su vandens ir (arba) deguonies „parašu“ iš Žemės - tipo planeta. Po numatomo TPF starto maždaug 2013 m., Jis vykdys Europos Darvino projektą, apimantį šešis kosminius teleskopus.
Žvaigždžių sąrašas buvo sumažintas iš dar didesnio sąrašo (17 129 žvaigždės per 450 šviesmečių arba 140 parsekių), kurį Turnbull ir SETI instituto patarėjas Jill Tarter pirmą kartą paskelbė „Astrophysical Journal“. Šis sąrašas tapo žinomu kaip netoliese esančių įprastų žvaigždžių sistemų (arba „HabCat“) katalogas. Jų rugpjūčio mėn. Paskelbtas straipsnis „Tikslinis SETI pasirinkimas: I. Netoliese esančių įprasti žvaigždžių sistemų katalogas“ praplėtė ankstesnių kandidatų sąrašus beveik dešimt kartų arba pagal dydį.
Norėdami paremti sudėtingą gyvenimą, žvaigždė kandidatė turi būti tinkamos spalvos, ryškumo ir amžiaus. Jei tai vidutinio amžiaus žvaigždė, tokia kaip mūsų, ji bus sudegusi per pakankamai suliejamus šviesos elementus, kad gautų sunkesnius metalus, pavyzdžiui, geležį, bet ne tokia sena, kad griūtų ar tokia jauna, kad gyvenimas yra tik tolimos ateities perspektyva. Remiantis tuo, kokius fragmentus mes žinome apie tai, koks sudėtingas gyvenimas atsirado Žemėje, „Turnbull“ paieška siekia surasti žvaigždžių „aukso kopėčias“, kurios atrodo „teisingos“.
Taigi kodėl 37 perlas?
37 „Geminorum“ yra Dvynių žvaigždyno šiaurės vakarinėje dalyje, pavadintoje Dvyniais. Astronomams mėgėjams, turintiems gerą teleskopą galiniame kieme, matomas „37 Gem“. Graikų mitologijoje Dvyniai dvyniai plaukiojo kartu su Jasonu ieškodami Auksinės vilnos; audros metu dvyniai padėjo išgelbėti jų laivą ARGO nuo nuskendimo, todėl jūreiviai labai įvertino žvaigždyną.
Dauguma žvaigždžių, tokių kaip „Gem 37“, yra suskirstytos į nedaug spektrinių klasių, remiantis maždaug jų skleidžiamos šviesos spalva. Žvaigždžių rinkinyje, kuris vadinamas Henry Draperio katalogu, spektrinės klasės išvardytos septyniose plačiose kategorijose, pradedant nuo karščiausių ir šauniausių. Šie tipai pagal mažėjančią temperatūrą žymimi raidėmis O, B, A, F, G, K ir M. Nomenklatūra yra pagrįsta seniai pasenusiomis idėjomis apie žvaigždžių evoliuciją, tačiau terminija išlieka. Mūsų saulei, klasifikuojamai pagal tipinę „G2V“ nykštukę, yra maždaug 4,5 milijardo metų. Žvaigždė kandidatė, 37 perlas, yra panašiai vidutinio amžiaus, bet šiek tiek vyresnė milijardo metų, 5,5 milijardo metų.
G tipo žvaigždžių, tokių kaip mūsų pačių (ir 37 brangakmenių) spektruose dominuoja tam tikri cheminiai elementai, kuriuos signalizuoja jų būdingos spektrinės linijos (arba spinduliavimas). Labiausiai dominantys elementai yra metalai, ypač skirti žvaigždžių parašais, kuriuose gausu geležies, kalcio, natrio, magnio ir titano. Astronomine prasme, palyginti su mūsų saulės klasifikacija kaip tipišką G2V nykštukę, 37 Gem paviršiaus temperatūra yra šiek tiek karštesnė. Taigi svarbiausias „Turnbull“ pasirinkimas - 37 „Gem“ yra klasifikuojamas kaip G0V nykštukas - tai reiškia, kad tai taip pat yra geltonai oranžinė pagrindinės sekos nykštukė žvaigždė. Kadangi G žvaigždėms būdingos šios metalinės linijos ir silpni vandenilio spektrai, jos turi bendrą amžių, masę ir šviesumą.
Kitu atveju, 37 Gem yra arti mūsų pačių saulės dvynių arba panašūs į Dvynius, panašius į Saulę: 1,1 karto didesnė nei mūsų saulės masė, 1,03 karto didesnė nei jos skersmuo ir 1,25 karto didesnė nei šviesa.
Šviesos ryškumas yra „galbūt pati svarbiausia informacija“, „Turnbull“ pasakojo Astrobiology Magazine „Mes naudojame nustatant netoliese esančių žvaigždžių pritaikomumą“ sudėtingam gyvenimui, nes švytėjimas rodo, kuriame gyvenimo etape yra žvaigždė, o tai savo ruožtu diktuoja, kiek laiko žvaigždė išliks stabili.
Žurnalas „Astrobiology“ turėjo progą pakalbėti su Maggie Turnbull Steverso observatorijoje Tuksone apie tai, kaip pasirinkti žvaigždžių kandidatus į tinkamumą gyventi.
Astrobiologijos žurnalas (AM): Jūsų neseniai atliktas tyrimas pradėjo žvelgti į maždaug 100 šviesmečių atstumą nuo mūsų Saulės ir visos žvaigždės į vidų nuo to spindulio, tiesa? Tai buvo vizualinė sritis ieškant pradžios?
Margaret Turnbull (MT): 30 parseškų (90 šviesų) yra apie 2350 „Hipparcos“ žvaigždžių
metų), maksimalus atstumas, kurį galima pasiekti „Earth Earth Plander“ (TPF) misijai. Iš viso per atstumą yra apie 5000 žvaigždžių, bet mes žiūrime tik į „Hipparcos“ žvaigždes, taigi mano pradinis sąrašas yra 2 350 žvaigždžių.
ESU: Ar jūs kada nors gavote užpakalinį teleskopą norėdami pamatyti 37 „Gem“?
MT: Jis tikrai turėtų būti matomas su teleskopu galiniame kieme, bet ne, aš nežiūrėjau į jį savo akimis! Dėl mano įžvelgtos fotometrijos (matuojančios jo ryškumą) ir spektroskopijos (matuojančios jos sudėtį), jaučiuosi tarsi „ją pažįstu“ dar niekada nemačiusi.
Tačiau reikia pastebėti daugiau apie 37 perlus. Pvz., Mums reikia atlikti didelės skiriamosios gebos infraraudonųjų spindulių šios žvaigždės vaizdavimą, kad galėtume pasakyti, kad ji turėtų būti taikinys - jei pamatysime, kad aplinkui plūduriuoja daugybė šiukšlių, turėsime ją pašalinti iš sąrašo.
ESU: Ar žvaigždė, 37 perlas, daug skyrėsi nuo antrosios vietos trisdešimt geriausių kandidatų sąraše?
MT: Tiesą sakant, „geriausios“ žvaigždės yra labai panašios viena į kitą, ir iš tikrųjų nėra prasmės bandyti jas klasifikuoti. 37 Gem yra viena iš artimiausių žvaigždžių, kuri taip pat atitinka inžinerinius kriterijus, todėl šiuo metu ji atrodo kaip labai gera kandidatė į TPF paiešką.
ESU: Tik iš smalsumo kuri žvaigždė buvo oficialiai antra sąraše?
MT: Kai žiūrėsite tik į trisdešimt žvaigždžių, visos geriau bus „numeris vienas“. Tai yra, kiekviena žvaigždė, kurią stebime, pirmiausia turi domėtis misija, nes mes neturime laiko gaišti. Mes vis dar tiksliai nustatome pirminį misijos tikslą.
Jei tikslas yra pažvelgti į spektrų tipų diapazoną, tada viršutines žvaigždes gali sudaryti netoliese esančios K arba M žvaigždės, bet jei tikslas yra pažvelgti į 30 labiausiai į Saulę panašių žvaigždžių, tada tokias žvaigždes kaip 18 Sco (saulės Dvyniai 14 Srseptelio žvaigždyne esančių porų, beta CVn („skalikas“) arba 51 Pegas („Pegasas“, skraidantis arklys) gali pasirodyti geriausi mūsų lažybos.
ESU: Ar yra vieno ar dviejų trūkstamų duomenų, kurie padėtų geriau klasifikuoti žvaigždutes?
MT: Šiuo metu trūksta duomenų, kurių mums tikrai reikia, didelės raiškos infraraudonųjų spindulių vaizdavimo. Turime žinoti, ar šios žvaigždės turi dulkių šiukšlių diskus, dėl kurių būtų sunku aptikti ten besisukančias planetas.
Saulė turi nemažą kiekį zodiako dulkių, nes Jupiteris nuolatos maišosi su asteroido diržu ir, susidūrę su asteroidais, jie prideda dulkių į Saulės sistemą.
Panašus dulkių lygis aplink kitas žvaigždes gali nesugadinti mūsų šansų pamatyti planetas, tačiau mes tikrai norėtume to sumažinti.
ESU: Kokie yra jūsų ateities planai dėl žvaigždžių sąrašo, palaikant Žemės ir planetos paieškos ir Darvino misijas?
MT: Aš dar nepateikiau savo „galutinio“ sąrašo TPF mokslo darbo grupei lapkričio 18–19 dienomis JAV karinio jūrų laivyno observatorijoje per susitikimą su kitais, kurie kuria savo sąrašus.
Aš jau pristačiau grupei savo metodiką, tačiau dabar mes susitiksime su inžinieriais, kurie paaiškins mums instrumento apribojimus ir mes turėsime dar patikslinti sąrašą, kad atitiktų jų kriterijus.
Jų kriterijai apims tokius dalykus: negali turėti žvaigždės kompanionės per keletą lanko sekundžių, net jei kompanionas nesirūpina planetos stabilumu, nes papildoma šviesa užterš regėjimo lauką; negali žiūrėti į žvaigždes silpnesnėmis nei maždaug šeštuoju dydžiu; gali žvelgti tik į žvaigždes, esančias mažiausiai ~ 60 laipsnių atstumu nuo saulės, visus metus ir t.
ESU: Pirmąjį apgyvendinamų žvaigždžių katalogą paskelbėte šių metų rugpjūčio mėn., Ir ta klasifikacija yra antra dalis. Kokie yra pagrindiniai „HabCat“ II dalies planai?
MT: Jill Tarter ir aš neseniai pateikėme antrą dokumentą apie SETI tikslų sąrašą, kuris gruodį pasirodys „Astrophysical Journal“ prieduose. Šiame darbe pateikiamas senų, labai metalizuotų atvirų klasterių sąrašas, artimiausios 100 žvaigždžių, nepriklausomai nuo žvaigždžių tipo, ir apie 250 000 pagrindinių sekos žvaigždžių iš Tycho katalogo, kurias visas stebės Alleno teleskopo masyvas (ATA), kai tik bus „HabCat“. žvaigždutė mums nėra stebima.
Pirminį ATA spindulį nurodys radijo astronomai ir jie sudarys labai aukštos skiriamosios gebos žemėlapius pagal savo taikinius, tuo pačiu metu stebėsime HabCat žvaigždes (arba žvaigždes iš mūsų sąrašo 2 dokumente), skirtą SETI.
ESUGaliausiai, ar misijos, Kepleris ir TPF, planuoja tokius patobulinimus, kurie padėtų aptikti daugiau Žemės dydžio planetų, o ne tik dujų milžinus tam tikrai žvaigždei jų tyrimuose?
MT: Taip. Kepleris parodys, kaip paprastai gyvena antžeminės planetos, stebėdamas tūkstančius į saulę panašių žvaigždžių, einančių „tranzitą“ - lygiai ten, kur planeta iš tikrųjų eina priešais ją skriejančią žvaigždę, ir laikinai blokuoja šiek tiek žvaigždės šviesos.
Antžeminių planetų ieškiklis imsis tolesnių veiksmų iš tikrųjų vaizduodamas planetas, skriejančias aplink artimiausias žvaigždes, ir pasakys mums, ar šios planetos turi atmosferą, imdamos spektrus.
Mes galime ieškoti vandens, deguonies ir anglies dioksido, o jei mums pasisekė, galime pamatyti net keletą tiesioginių gyvybės požymių kaip augmenijos ženklas ar stiprus atmosferos pusiausvyros sutrikimas, pavyzdžiui, tuo pačiu metu esant deguoniui ir metanui (dėl augalų ir metanogeninių bakterijų buvimas Žemėje tuo pačiu metu).
Kas toliau
Bet kuri sausumos planetų aplink kitas žvaigždes aptikimo ir spektroskopinio apibūdinimo misija turi būti suprojektuota taip, kad ji galėtų aptikti įvairius sausumos planetų tipus, turinčius naudingų rezultatų. Dabar tiriamos tokios misijos - NASA ir Žemės kosmoso planetos paieškos priemonė (TPF), Europos kosmoso agentūros ESA - Darvinas. Pagrindinis TPF / Darwino tikslas yra pateikti duomenis biologams ir atmosferos chemikams.
TPF / Darwino koncepcija remiasi prielaida, kad spektroskopiniu būdu galima ekranuoti išorines planetas, kad būtų galima jas pritaikyti. Kad tokia prielaida būtų teisinga, turime atsakyti į šiuos klausimus. Kas daro planetą gyvenamą ir kaip ją galima ištirti nuotoliniu būdu? Kokį skirtingą poveikį biota gali turėti planetų atmosferos spektrams? Kokių klaidingų teigiamų dalykų galime tikėtis? Kokia gali būti atmosferų evoliucinė istorija? O ypač kokie yra tvirti gyvenimo rodikliai?
TPF / Darvinas turi apžiūrėti netoliese esančias žvaigždes, kad rastų planetų sistemas, kurių gyvenamosiose zonose yra sausumos dydžio planetos („į žemę panašios“ planetos). Spektroskopijos būdu TPF / Darwinas turi nustatyti, ar šios planetos turi atmosferą, ir nustatyti, ar jos yra tinkamos gyventi.
Kepler misiją taip pat planuojama paleisti į saulės orbitą 2006 m. Spalio mėn. Kepler yra skirta misijai nustatyti vidinių planetų, esančių netoli daugelio žvaigždžių diapazono gyvenamosios zonos, dažnį. Kepleris tuo pačiu metu stebės 100 000 žvaigždžių mūsų galaktikos „kaimynystėje“, ieškodamas Žemės dydžio ar didesnių planetų, esančių „gyvenamojoje zonoje“ aplink kiekvieną žvaigždę - ne per karštoje, ne per šaltoje zonoje, kur galėtų būti skystas vanduo. planeta.
Pagrindinis Keplerio tyrėjas Viljamas Boruckis iš NASA Ames pabrėžia, kad sunku aptikti Žemės dydžio planetą, skriejančią aplink tolimą žvaigždę. Tai reiškia, kad Saulės diskui padengti prireiktų 10 000 žemių. Viename NASA vertinime teigiama, kad Kepleris turėtų aptikti 50 sausumos planetų, jei dauguma rastų yra Žemės dydžio, 185 planetos, jei dauguma jų yra 30 procentų didesnės už Žemę, ir 640, jei dauguma jų yra 2,2 karto didesnės už Žemę. Be to, tikimasi, kad Kepleris ras beveik 900 milžiniškų planetų, esančių netoli savo žvaigždžių, ir apie 30 milžinų, kurie skrieja į Jupiterį panašiu atstumu nuo savo tėvų žvaigždžių.
Kadangi dauguma dujų milžiniškų planetų, kurios iki šiol buvo orbitoje daug arčiau savo žvaigždžių, nei Jupiteris daro saulei, Boruckis mano, kad per ketverių – šešerių metų misiją Kepleris ras didelę planetų dalį, esančią visai arti žvaigždžių. Jei tai pasitvirtins, jis sako: „Mes tikimės rasti tūkstančius planetų“.
Taikant dabartinius metodus, astronomams šiandien būtų labai sunku aptikti Žemės dydžio planetą aplink žvaigždę 37 Perlas. Ankstesnės analizės vis dėlto atmetė kai kuriuos pasirinkimus. Pavyzdžiui, tokia milžiniška planeta, kaip mūsų pačių Jupiteris ar Saturnas, nekrinta aplink 37 perlus. Šie tyrimai rodo, kad milžiniškos planetos, kurių Jupiterio masė yra nuo dešimtosios iki dešimties kartų, nėra arti 37 Gem (nuo 0,1 iki keturių astronominių vienetų arba vieno žemės ir saulės atstumo, AU, taip pat žr. Cummings ir kt., 1999). . Dėl iššūkių rasti neryškias planetas šalia daug ryškesnių žvaigždžių, beveik visos iki šiol rastos ekstrasolinės planetos yra panašios į mūsų pačių Jupiterį - masyvios, tikriausiai dujinės ir mažai tikėtinos gyvenimo sąlygoms dėl savo artumo su motina žvaigžde .
Bet sąlygos, esančios maždaug 37 perlas, gali palaikyti mažesnes vidines planetas, tokias kaip Venera ar Žemė. Niekas nežino. Tik būsimi tyrimai turės prietaisus, leidžiančius rasti tokias į Žemę panašias planetas.
Žvaigždžių modeliai, tokie kaip „37 Gem“, palaiko galimą bent vienos stabilios orbitos egzistavimą į Žemę panašioje planetoje (su skystu vandeniu), kurios centras yra aplink vieną žemės ir saulės atstumą (1,12 AU). Tokia numanoma planeta skristų orbitoje tarp Žemės ir Marso atstumų mūsų Saulės sistemoje. Ši neatrasta planeta, jei ją bus galima aptikti būsimuose tyrimuose, turėtų metus, kurie trunka daugiau nei 450 dienų, arba maždaug 1,3 Žemės metų orbitos periodą.
Kadangi deguonį generuojanti gyvybė Žemėje užtruko maždaug du milijardus metų, žymiai jaunesnės žvaigždės greičiausiai nebūtų turėjusios pakankamai laiko, kad gyvybė galėtų vystytis į bet kokias sudėtingas formas. Atsižvelgiant į milijardus metų, reikalingų gyvybės evoliucijai žemėje, mokslininkai galėjo suabejoti, ar gyvybė turės šansą trumpesnio gyvenimo laikotarpio saulės sistemoje. Karštesnės, masyvesnės žvaigždės visada buvo laikomos rečiau gyvenančiomis, bet ne todėl, kad jos būtų per karštos. Planetos vis dar galėjo mėgautis vidutinio klimato kraštais, esančiais tik toliau nei Žemė nuo Saulės, ir orbitose, esančiose atokiau nuo savo pačios motinos žvaigždės. Pirmoji tinkamumo gyventi problema yra laiko, o ne temperatūra. Karštesnės žvaigždės linkusios greičiau išdegti - galbūt per greitai, kad ten galėtų vystytis gyvenimas.
Originalus šaltinis: žurnalas „Astrobiology“
