Neden "başka bir dünya" nın kırmızı cüce etrafında var olma olasılığı daha yüksek olduğu söyleniyor?
"Hayatta, iki ikizin birbirine çok benzer olup olmadığı hakkında sık sık konuşuruz." - Robert Brut
Uzun zamandır dünyanın ikiz kardeşlerini evrende bulmayı ya da ileride insanların yeryüzünden çıkıp dış gezegenleri kolonileştirmesini umuyoruz.Bu hedef biraz uzak ve biraz gerçekçi değil; aslında asıl amacımız dünyayı anlamak hatta Evrendeki insan konumumuz ve evrendeki yaşamın kökenini, hatta yabancı uygarlığı bulmanın yoludur. Yukarıdaki hedeflere ulaşmak için, dünya dışı gezegenleri aramak için 2009 yılında Kepler Uzay Teleskobu'nu başlattık. 2018'de Kepler emekli oldu ve TESS teleskopu Kepler'in görevini devraldı.
Ancak Keplerin çalışmasından büyük bir ilham aldık: Yani, yaşam için uygun dünya dışı gezegenler bulmak istiyorsanız, güneş benzeri yıldızları aramakla sınırlı kalmanıza gerek yok ve görünüşte küçük ve sönük kırmızı cücelerin hayatın Kutsal Kase'sine sahip olma olasılığı daha yüksek.
Kepler'in faaliyette olduğu sekiz yıl boyunca, bize çok sayıda sözde karasal gezegen ortaya çıkardı. 2015 yılında keşfedilen Kepler-452b, birçokları tarafından "şimdiye kadarki en dünyaya benzeyen gezegen" olarak lanse edildi, hatta ona "Earth 2.0" veya "Dünyanın Kuzeni". Çünkü birçok yönden Dünya'ya benziyor:
- Güneşe sıcaklık, kütle ve boyut bakımından çok benzeyen bir yıldızın yörüngesinde dolanıyor: Güneş ile neredeyse aynı parlaklığa ve benzer bir genel ömre sahip bir G2 yıldızı.
- Dünyanın güneş etrafında dönmesiyle hemen hemen aynı döneme sahiptir ve mesafe hemen hemen aynıdır: süre 385 gün ve dünya 365 gündür.
Bazı ince farklılıklar var:
- Çevresindeki yıldız, güneşten 1.5 milyar yıl daha yaşlıdır, bu nedenle mevcut parlaklığı güneşten% 20 ve sıcaklığı% 10 daha yüksektir.
- Kendisi dünyadan biraz daha büyüktür ve yarıçapı dünyadan yaklaşık% 60 daha büyüktür.
Son nokta aslında çok önemli görünmüyor.% 60 daha büyük aslında çok büyük değil Sadece kendi güneş sistemimize bir bakın.
Dünya ile Venüs arasındaki boşluk çok küçük,% 10'dan az. Ancak Dünya ile Uranüs / Neptün arasında büyük bir fark var, güneş sistemindeki bu küçük gaz dünyaları Dünya'nın dört katı yarıçapına sahip!
Dolayısıyla Dünya'dan% 60 daha büyük olan bu gezegen, aslında Dünya ile yaklaşık aynı büyüklüktedir. Ancak bu gezegenin boyutu hala en büyük karasal kayalık gezegen ile en küçük karasal gaz gezegeni arasındadır.
Kepler Teleskobu, yalnızca Samanyolu diskinde en az 17 milyar Dünya büyüklüğünde gezegen olduğunu söylemek için yaşam boyu çabalarını kullandı. Ancak bu gezegenleri dünyanın gerçek ikiz kardeşleri olarak görmek için, dünyanın büyüklüğü yeterli değildir! Çünkü nihai hedefimiz, bir tür ileri yaşama sahip başka bir gezegen bulmaktır.
Bu yüzden yeryüzünün "ikiz kardeşlerini" arıyoruz, aslında yeryüzüne benzeyen bir gezegen değil, dünya gibi canlıların olduğu bir dünya bulmak istiyoruz. Çünkü insanlar ilk kez kim olduğumuzu gerçekten anladığından beri, kalbimizde bir cevap arıyoruz Gerçekten yalnız mıyız?
Öyleyse evrende yeryüzündekine benzer kimyasal yaşam bulmalıyız 500 milyon yıl öncesine benzer ilkel yaşam bulsak bile, bu aynı zamanda evrendeki yaşamın çok yaygın olduğunu ve biz insanların özel olmadığını gösterir.
Ancak, güneş benzeri yıldızların etrafında yaşamın var olabileceği gezegenleri aramak aslında en iyi seçimimiz değil, düşünebilirsiniz: Güneşimiz gibi olmak daha iyi değil mi? Aslında öyle değil.Güneş gibi yıldızların bazı dezavantajları var ve çok iyi hedef değiller.
Çünkü güneşimiz 4,6 milyar yıllık bir geçmişe sahip g sınıfı bir yıldızdır. Yukarıdaki resmi gördüğünüzde, güneşimizin çok "normal" bir yıldız olduğunu düşünebilirsiniz, ancak gerçek şu ki güneş, evrendeki yıldızların% 95'inden daha büyüktür! M sınıfı cüceler, evrendeki en yaygın yıldız türüdür.Evrendeki her dört yıldızdan üçü m sınıfı yıldızlardır. Ek olarak, Dünya üzerindeki okyanuslar bir milyar yıl içinde kaynayacak, ancak m sınıfı yıldızlar trilyonlarca yıl boyunca sabit bir sıcaklıkta yanabilirler! Bu nedenle güneş gibi yıldızlar yaşam için en ideal yıldızlar değildir.
Kepler, m sınıfı yıldızların etrafında çok sayıda Dünya benzeri gezegen keşfetti.Bu gezegenlerin yüzeyleri sıvı suyun varlığına uygun ve bu gezegenlerin kütlesi ve boyutu uygun, diğer tüm gezegenden daha "dünya benzeri". Güneş benzeri yıldızların etrafındaki kayalık gezegenler, güneş sistemimizin kayalık gezegenlerinden çok farklıdır, genellikle daha büyüktür ve daha çok küçük bir gaz dünyası gibidirler.
M sınıfı yıldızların kendileri daha küçüktür, bu nedenle çevrelerindeki kayalık dünya genellikle daha küçüktür ve daha çok Dünya'ya benzer.
M sınıfı yıldızların sıcaklığı nispeten düşük olmasına rağmen, karasal gezegenlerin yeterli sıcaklığı elde etmek için yıldıza daha yakın olmaları gerekir, bu da gezegenlerin gelgitler tarafından uzun süre kilitlenmesine neden olabilir, ancak m sınıfı yıldızlar da karasal gezegenler için daha fazla stabilite sağlar. Çevre, daha az ultraviyole radyasyon, daha fazla koruma, onu yıldızlararası uzayın rastgele şiddetli etkisinden yapar.
Dünya'nın ikiz kardeşini güneş benzeri yıldızın etrafında ya da güneş benzeri bir yıldızın etrafında dönen Dünya'ya benzer bir sistem bulmamız gerekirse.
Öncelikle güneş gibi bir yıldıza ihtiyacımız var. Bu, yıldızların sıcaklık ve spektral derecelerinin aynı olduğu ve yaşlarının yaklaşık olarak aynı olduğu anlamına gelir.
Yaşamın gelişimi ve evrimi özellikle uzun bir süreç gerektirdiğinden, bu, en az milyarlarca yıllık bir yıldız sistemi bulmamız gerektiği anlamına gelir. Ancak bu yıldız sistemi çok eski olamaz, çünkü yıldız yaşlandıkça, hidrojen ve helyumun çekirdekte birleştiği alan büyüyecek ve enerji çıkışı, parlaklık ve sıcaklık da artacaktır. Sonunda, yüksek sıcaklık nedeniyle bir zamanlar yaşanabilir olan gezegenlerde yaşamın yok olmasına yol açacaktır.
Güneş benzeri bir yıldızın etrafındaki yaşam için pencere döneminin 1 ila 2 milyar yıl, yani yıldızın yaşamının% 10'u olduğunu varsayarsak. Galaksimizde yaklaşık% 7.6'sı g sınıfı yıldız olan veya güneş ile aynı tipte olan yaklaşık 400 milyar yıldız vardır. Güneş, bir G2V yıldızı olarak daha doğru bir şekilde sınıflandırılsa da, bu yine de g sınıfı yıldızların yaklaşık% 10'unun bizim güneşimizle aynı tipte olduğu anlamına gelir. Yaklaşık 300 milyon aday yıldız var.
Ancak bu yıldızların bileşim olarak güneşe benzemesine de ihtiyacımız var.
Yukarıdaki resim güneş spektrumunu göstermektedir. Diğer bir deyişle, yukarıdaki şekilde çizgilerin periyodik tablodaki tüm farklı atomları ve oranlarını temsil ettiğini görüyoruz. Periyodik tablodaki elementler güneşte bol miktarda bulunur ve oranlar çok özeldir.
Hidrojen ve helyum dışındaki tüm elementlere gökbilimciler tarafından metal denir. Dünyaya benzer bir dünya istiyorsak, güneşin metal bolluğuna sahip bir yıldıza ihtiyacımız var.
Güneşimizle aynı dönemde oluşan birçok yıldız (yaklaşık% 15), aşağıdaki şeklin yeşil kısmında gösterildiği gibi, güneşimizle aynı metalik bolluğa sahiptir.
Bu, Samanyolu galaksisinde, aynı ağır element zenginliğine sahip ana yıldızımızla tam olarak aynı olan yaklaşık 11 milyon yıldız olduğu ve sahip oldukları gezegenlerin Dünya gibi karmaşık bir yaşama sahip olabileceği anlamına gelir.
Öyleyse, güneşin bu 11 milyon "ikiz kardeşinden" kaç yıldız, yaşanabilir bölgesinde dünyanın "ikiz kardeşlerine" sahiptir?
Bu yıldız sistemlerinde dünyanın ikiz kardeşi olarak kabul edilebilmesi için doğru büyüklükte, doğru element bolluğuna, doğru miktarda su ve doğru konuma sahip kayalık bir gezegenin oluşturulması gerekir.
Merkezi yıldız bizim güneşimizle aynı temel bolluğa sahipse, oluşturduğu gezegenlerin güneş sistemimizle aynı yoğunluk / yarıçap ilişkisine sahip olması gerektiğini düşünebilirsiniz.
İşte sorun bu. İç güneş sisteminde, gerçekten dünyadan daha büyük bir gezegen yoktur. Ancak dünyaya en çok benzeyen yarıçap dediğimiz Kepler-452b, dünyanın% 160'ıdır, ancak kütlesi dünyanın 5 katıdır.
Kayalık bir gezegen mi? Kayalık bir yüzeye sahip olması gerekir, ancak yine de dünyadan biraz farklıdır ve dış katmanında bir hidrojen ve helyum gazı zarfı olabilir.
Bir gezegenin yarıçapı, güneş sisteminin içinde bile dünyanın yarıçapı% 20'den fazla olduğunda, evrendeki en hafif gaz katmanını (hidrojen ve helyum) yerçekimi etkisi altında tutması muhtemeldir. Kepler'in keşfinden, gaz devi gezegenlerin ve süper Dünya'nın diğer güneş benzeri yıldızların etrafındaki yıldız sisteminde yaygın olduğunu ve güneş sistemimizin bir aykırı değer olarak kabul edildiğini öğrendik.
Ancak bu, Kepler-452b'nin yüzeyinde sıvı su veya can olmadığı anlamına gelmez.
Ancak Kepler-452b'nin durumu, Dünya'dan çok Neptün gibi gezegenlere benziyor olabilir. Dünyamızdan sadece% 60 daha büyük olmasına rağmen, kütlesi dünyanın beş katıdır, yani bir hidrojen ve helyum tabakasını tutmaya yetecek kadar yerçekimine sahiptir. Hala birçok belirsizlik olsa da, dünyanın ikiz kardeşi gibi değil.
Aslında, tüm tahminleri yaptığımızda, Samanyolu galaksisinde güneş benzeri yıldızların etrafında dönen 40.000 ila 100.000 karasal gezegen olabilir. Güneşe benzer bir yıldızın etrafında dönerler ve Dünya'ya benzer bir yörüngeye sahiptirler, ancak bu gezegenler Dünya'ya benzemez, Kesin olarak süper-Dünyalar veya mini-Neptünlerdir.
Kısacası, dünya dışı gezegenleri aramadaki asıl amacımız karasal yaşamı barındırabilecek gezegenler bulmaksa, en iyi seçimimiz m sınıfı yıldızların yaşanabilir bölgesinde daha küçük karasal gezegenleri aramaktır.
Başka bir deyişle, en iyi yol, güneş benzeri yıldızların etrafında karasal gezegenleri aramak değil, yıldızlarının etrafında doğru yörüngede bulunan karasal gezegenleri aramaktır. Hedeflerimize ulaşmanın en iyi yolu budur.
Bu nedenle, çok uzaktaki kırmızı cüceler sonunda hayallerimizin anahtarını elinde tutabilir.
