{h1}
vetenskap + teknik

För att livet ska kunna formas på en planet behöver den bana den rätta typen av stjärna

Anonim

I sökandet efter livsuppehållande planeter måste vi först välja rätt värdstjärna.

Det finns många faktorer som skulle göra ett stjärnsystem för fientligt för livet att ens komma igång, än mindre överleva under någon tid som är tillräckligt lång för att utvecklas.

Så vilken typ av stjärna ger de perfekta förutsättningarna för en beboelig planet någon annanstans i universum?

Inte för ung

Det tidigast kända beviset på livet på jorden är från omkring 3, 5 miljarder år sedan, ungefär en miljard år efter bildandet av vår planet.

Livet kan ha funnits före detta, men vi kan använda det datumet som en första uppskattning av den tid som krävs för att livet ska bli så etablerat att vi kan upptäcka dess signatur över interstellära avstånd.

Detta ger oss omedelbart ett kriterium genom vilket vi kan whittle bort annars lovande mål för sökandet efter livet. Om en planetens värdstjärna är för ung - även om den planeten verkar annars perfekt för värd för livet - kommer det inte att ha haft tid för livet att bli etablerat.

Inte för stor

De största, ljusaste stjärnorna är som galaxens rockstjärnor. De lever snabbt men dör unga.

Livstiden för en stjärna är ungefär omvänd proportionell mot sin massa kubad. Detta är inte ett perfekt förhållande (saker är faktiskt lite mer komplicerade), men det är inte för långt borta.

Så en stjärna tio gånger mer massiv än vår sol skulle leva för bara 1 / 1000th så länge. Vi förväntar oss att vår sol ska ha ett liv över 10 miljarder år, så en superstjärna med tio gånger vår sol massa skulle leva bara 10 miljoner år. Det är alldeles för kort för livet att utvecklas och trivas på någon av sina planeter.

Så de mest massiva stjärnorna kommer att leva och dö för fort för att vara bra mål i sökandet efter livet. Det visar sig att den mest massiva stjärnan som skulle ha en livslängd tillräckligt lång för att livet ska bli etablerat är bara en och en halv gånger vår sols massa. Detta sätter en övre gräns för massan av våra mål.

Inte för liten

Ju mindre en stjärna desto mindre varm och lysande är den. För att illustrera detta, överväga solens närmaste stjärnabarn, Proxima Centauri. Proxima är ungefär en åttonde massan av vår sol. Trots dess närhet är det fortfarande en faktor på hundra gånger för svag att se med det blotta ögat.

Den svaga dvärgens låga ljusstyrka innebär att deras planeter måste bana närmare för att vara beboeliga. Men om du flyttar en planet som är tillräckligt nära värdstjärnan kommer den att bli instängd - vet så tidligt låst - hålla ett ansikte permanent vänd mot sin värd, precis som vår mån och jorden.

Huruvida livet kan utvecklas och trivas på en tidally locked planet är fortfarande föremål för debatt. Vi kan verkligen inte utesluta livet i en sådan miljö, särskilt eftersom det finns scenarier som gör det möjligt för en planet att fortsätta rotera med hänsyn till dess värd (Kvicksilver är fångat i vårt solsystem, som springer bara tre gånger på sin axel för varannan varv runt solen).

Sådana scenarier skulle bidra till att planeten inte blir för varm på ena sidan versen den andra, men är säkert mindre idealisk än det bästa målet skulle vara. Så med tanke på denna svårighet är en grov nedre gräns på massan av en perfekt värdstjärna ungefär hälften av vår sols massa.

Inte för våldsam

Liksom vår sol har stjärnor observerats ha magnetisk aktivitet - visas genom fläckar och fläckar - och avger en kontinuerlig vind av plasmapartiklar i sin omgivning (som solvind).

Medan vår sol kan vara ganska aktiv med solfläckar som kan överbelasta kraftnät och telekommunikationssystem, är den relativt välbetagen och reserverad jämfört med aktiviteten observerad på andra stjärnor.

De minsta stjärnorna ses ofta som ganska våldsamma, med en del som visar massiv flareaktivitet. Detta förstärker vår slutsats att små stjärnor inte är det perfekta första stället att leta efter beboeliga planeter.

Utöver detta är det välkänt att yngre stjärnor normalt är mycket mer aktiva än äldre, bestrålar planeterna som kretsar dem med starka stjärnvindar. Detta kan återigen inte visa sig bidra till utvecklingen av livet, eftersom våldsamma vindar kan avlägsna en atmosfärens planet och den höga energistrålningen som finns i stjärnfläckar kan skada eller släcka alla nybildade liv.

Inte för rik och inte för fattig

En stjärnas elementära sammansättning - vilka astronomer kallar sin metallicitet - bestämmer vilka typer av steniga planeter, om några, kommer att formas kring den.

Big Bang, som allt materia i universum härstammar från, producerade stora mängder väte och helium, men försvinnande små mängder av alla andra element. Allt annat - kol, kväve och syre som utgör våra kroppar, producerades i ugnarna i hjärtat av de första generationerna av stjärnor.

Varje stjärna och planeterna kring den är gjorda av samma material. Beroende på var och när stjärnorna bildade kan de ha väldigt olika kvantiteter av de tunga elementen som är så viktiga för utvecklingen av livet.

Om en stjärna har en låg metallicitet - för elementarfattig - så verkar det osannolikt att det kommer att ha tillräckligt med tunga element för att bilda steniga, jordliknande planeter i första hand.

Om en stjärna har en hög metallicitet - är mycket rikare i tunga element än vår sol - så kan planeringsbildningsförfarandet gå vidare längs en väldigt annorlunda väg än det som resulterade i vårt eget solsystem.

Ett antal senaste studier har beaktat kemi av planeterna som skulle bilda runt höga metallicitetsstjärnor. Deras anmärkningar är anmärkningsvärda. Steniga planeter som bildar runt stjärnor som är betydligt mer metallrika än vår sol kan vara "diamantplaneter", snarare än de silikatbaserade världar vi ser i vårt solsystem.

Huruvida sådana planeter kan vara värd för livet är en öppen fråga - vi har inga exempel att studera nära och har sålunda ingen förståelse för hur de skulle utvecklas med tiden. Men planeter som är så annorlunda för oss är inte den första platsen vi skulle se om vi skulle vilja maximera chanserna för en lyckad upptäckt.

Inte för trångt

Den idealiska värdstjärnan för en beboelig planet är förmodligen en som är ensam, utan en binär följeslagare och inte omgiven av för många andra stjärnor i ett kluster.

Andra stjärnor komplicerar bilden och skulle göra en planet i ett sådant system väsentligt annorlunda än vår egen jord.

Under de senaste åren har ett antal planeter upptäckts som rör sig på stabila banor i binära stjärnsystem, antingen kretsar en stjärna i ett vidsträckt separerat binärt, eller runt båda i ett nära binärt.

Det är uppenbart att livet kan utvecklas och trivas på sådana världar. Men igen, deras situation är så annorlunda från det jordiska systemet som det verkar här är inte den första platsen vi borde leta efter beboeliga planeter.

Detta recept är inte fullständigt

När man söker efter livet bortom solsystemet, är det uppenbart att naturen hos en exoplanets förälderstjärna kommer att spela en viktig roll för att välja de bästa målen att studera.

Men historien slutar inte där. Även efter att vi slår ner vår lista över lovande mål på detta sätt kommer vi utan tvekan att vara kvar med tiotals, om inte hundratals, lovande världar.

Så vi ska diskutera vilken typ av planetariska system som behövs om en planet ska ha en chans till livet.


Denna artikel är en del av en serie om sökandet efter exo-jordar, planeter kring andra stjärnor i vårt universum som kan utveckla livet.

Vidare läsning:
Exo-Earths och sökandet efter liv på andra ställen: en kort historia
Jättepåverkan, planetbildning och sökandet efter liv på andra ställen
Påverkan, utrotning och klimat i sökandet efter liv på andra ställen
Vad gör en jordliknande planet mer beboelig än en annan?
Verktygen behövde söka nya världar där ute i rymden

Rekommenderas

Biskopen betalar tillbaka mer än $ 5000 för Geelong helikopterresa

Nya natten borgmästare kunde göra städernas drömmar sanna - det är så

Batterikostnaderna sjunker ännu snabbare då elbilförsäljningen fortsätter att stiga