Szukając życia pozaziemskiego, powinniśmy zwrócić uwagę na planety krążące wokół układów podwójnych. Co w nich niezwykłego?
Planety krążące wokół układów podwójnych nie mają łatwo. Muszą radzić sobie z przyciąganiem grawitacyjnym dwóch obiektów, a ponadto porcje docierającego na nie promieniowania nie zawsze są jednolite. Ale to właśnie układy podwójne o małej masie mogą być idealnymi gwiazdami macierzystymi dla egzoplanet zawierających życie. Powód jest prosty. Ekosfera wokół takich układów może rozciągać się na dużo większy obszar niż w przypadku samotnej gwiazdy.
Układy idealne
Po przeprowadzeniu symulacji dotyczącej układów podwójnych, astronomowie stwierdzili, że gwiazdy o masie 80% Słońca mogą pozwolić na wytworzenie warunków idealnych do rozwoju planet nadających się do zamieszkania. Bardziej odpowiednich niż te, które mamy na Ziemi. A to już ogromny komplement z ust astronomów.
Potencjalnie życie może mieć lepsze warunki wokół układów binarnych niż w systemach pojedynczych. Takich układów znamy całkiem sporo.
Joni Clark, student Uniwersytetu Stanowego Nowego Meksyku, który badał układy podwójne z astrofizykiem Paulem Masonem z Uniwersytetu Teksańskiego w El Paso
Gwiazdy o małej masie są 2-3 razy powszechniejsze od gwiazd ciągu głównego, czyli takich jak Słońce. Skoro jest ich tak dużo, to szanse na znalezienie orbitujących je planet są wyższe. Co więcej, mniejsza masa oznacza mniej promieniowania ultrafioletowego na wczesnym etapie życia gwiazdy, a tym samym mniej niebezpiecznych wiatrów gwiazdowych w ekosferze. To ważny czynnik dla możliwości podtrzymania życia.
Planety krążące wokół małych pojedynczych gwiazd muszą znajdować się stosunkowo blisko nich, by czerpać odpowiednie korzyści. Wykonują one zazwyczaj obrót synchroniczny, czyli zjawisko polegające na tym, że okres obrotu jednego z ciał wokół własnej osi jest równy okresowi obiegu wokół drugiego ciała. Na takiej planecie jedna strona byłaby stale oświetlona, a druga stale zacieniona – podobnie jak ma to miejsce na Księżycu.
Ale nie każdy układ podwójny będzie korzystny dla egzoplanety. Astronomowie zauważyli, że w ekosferze, czyli strefie zamieszkiwalnej, panują najlepsze warunki, gdy gwiazdy o niskiej masie są blisko siebie, okrążając się w ciągu dziesięciu dni lub krócej. Promieniowanie pochodzące z dwóch tak blisko położonych gwiazd jest spójniejsze.
Kiedy gwiazdy są bardziej oddalone, orbita planety jest niestabilna, ponieważ doświadcza siły przyciągania pierwszej gwiazdy od drugiej. Wtedy na orbitujących wokół planetach mogą wystąpić znaczne wahania temperatur. To niekorzystne dla potencjalnych form życia.
Istnieje wiele regionów wokół układów podwójnych, w których posiadanie stabilnej orbity po prostu nie jest możliwe.
Stephen Kane z Caltech, badacz ekosfer planet krążących wokół układów podwójnych gwiazd
W parze raźniej
Warunki życia na planetach będą się różnić w zależności od stopnia ich zachmurzenia. To może ochronić planetę przed szkodliwym promieniowaniem UV, a więc i błyskami gwiazdowymi.
Clark i Mason przeprowadzili symulację kilku bliskich układów podwójnych, obliczając temperaturę i promieniowanie, które mogą występować na planetach. Po uwzględnieniu zachmurzenia i błysków gwiazdowych, ustalili, że najbardziej stabilne warunki zapewniają gwiezdne bliźniaki, czyli obiekty w przybliżeniu o tej samej masie.
Takie gwiazdy urodziłyby się mniej więcej w tym samym czasie i długość życia szacowaną na podobny okres. Symulacje wykazały, że ekosfera takich układów podwójnych gwiazd jest o 40% dalsza niż w ich odpowiednikach z jedną gwiazdą. Obiekty te mogą znacznie przewyższać Słońce pod kątem żywotności.
Inne badania wykazały, że planety bliskie gwiazd dowolnego rodzaju cierpią na utratę wody – tak jest choćby na Wenus. Efekty te mogą wystąpić także w przypadku planet z własnym polem magnetycznym. Przewaga układów podwójnych jest taka, że ich ekosfera jest znacznie szersza, więc życie może rozwinąć się nie tylko na bliskich planetach, ale także tych dalszych.
Paul Mason
Jak Tatooine
Kepler-47 to przykład układu podwójnego gwiazd o nieco innej charakterystyce. System podobny do Tatooine znanego z „Gwiezdnych wojen” zawiera jedną gwiazdę o masie zbliżonej do Słońca oraz drugą 3 razy mniejszą. W ekosferze układu krąży tylko jedna planeta, choć wydaje się być zbyt masywna, by mogło rozwinąć się na niej życie.
Większą gwiazdę w układzie Kepler-47 spotka ten sam los, co Słońce. Urośnie ona do rozmiarów czerwonego giganta i zmieni warunki panujące na planetach. Mniejsza gwiazda przeżyje i przesunie dalej ekosferę. Zanim to jednak nastąpi, mniejsza gwiazda stanowi dodatkowe źródło ciepła, stanowiące bonus dla potencjalnego życia.
Ponieważ gwiazdy o niskiej masie są tak powszechne, a większość z nich występuje w parach, szanse na znalezienie bliskich układów podwójnych są naprawdę wysokie. To mogą naprawdę być idealne miejsca do poszukiwania życia pozaziemskiego. Być może pomoże nam je znaleźć Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, którego wyniesienie jest planowana na początek 2021 r.
