Setki milionów planet gotowych do zamieszkania?
Badania prowadzone na University of Florida pokazały, że około jedna trzecia egzoplanet krążących wokół niewielkich czerwonych karłów i znajdujących się w odpowiedniej (tak zwanej zamieszkiwalnej) odległości od swojej gwiazdy mogą mieć warunki odpowiednie do zamieszkania. Takich gwiazd na Drodze Mlecznej są setki milionów!
Nasza macierzysta gwiazda, Słońce, z jego ciepłym, żółtym światłem, to stosunkowo rzadki przypadek w Drodze Mlecznej. Większość gwiazd galaktyki jest mniejsza i chłodniejsza. Typowa gwiazda ma masę połowy Słońca. Wokół tych gwiazd krążą miliardy planet. Zaskakująco wiele z nich znajduje się w strefie zamieszkiwalnej.
Żeby zebrać odpowiednią ilość energii, planety te muszą znaleźć się bardzo blisko swoich karłowatych gwiazd. To niestety czyni je podatne na potężne siły pływowe. W najnowszych badaniach teleskopowych astronomowie z University of Florida ustalili, że większość z nich – około dwóch trzecich – może być poddawana regularnej „sterylizacji” poprzez ekstremalne siły pływowe, wypalające powierzchnię tych planet. Ale pozostaje jeszcze jedna trzecia, czyli setki milionów planet, które znajdują się w tak zwanej strefie zamieszkiwalnej (zwanej też strefą Złotowłosej) i potencjalnie możliwe jest na nich utrzymanie podstawy życia – wody w stanie płnnym.
Artykuł diagnozujący tę sytuację opublikowany został 29 maja (2023) w czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences”. Autorkami badań są profesor Sarah Ballard z University of Florida i jej doktorantka Sheila Sagear. Obie od dawna zajmują się badaniem egzoplanet, czyli dużych ciał niebieskich krążących wokół gwiazd innych niż nasze Słońce.
– Uważam, że opublikowane przez nas wyniki mogą być ważnym kierunkowskazem dla badania egzoplanet w kolejnym dziesięcioleciu, ponieważ koncentrują uwagę na dużej populacji gwiazd – mówi Sagear. – Te gwiazdy mogą być doskonałymi celami do poszukiwania małych planet, na których może znajdować się woda w stanie ciekłym, a zatem mogą być dobrym środowiskiem do zamieszkania.
W swoich badaniach Sagear i Ballard wzięły pod uwagę w obliczeniach ponad 150 planet krążących wokół karłowatych gwiazd typu M, o wielkości porównywalnej do Jowisza, czyli tak zwanych czerwonych karłów. Badaczki mierzyły ekscentryczność orbity tych planet, czyli to w jakim kształcie zamyka się orbita. Im bardziej owalny kształt, tym bardziej ekscentryczny. Jeżeli planeta krąży blisko swojej gwiazdy – mniej więcej tak jak Merkury wokół Słońca – a orbita jest ekscentryczna, to planeta może podlegać zjawisku zwanemu ogrzewaniem pyłowym. Im mocniej to zjawisko oddziałuje, tym mniejsza szansa, że niekorzystne warunki pozwolą na utrzymanie wody i życia.
Mierząc odległość planety od gwiazdy i ustalając jej orbitę możemy więc z większym prawdopodobieństwem przewidywać ich zamieszkiwalność. Ta procedura ma jednak znaczenie tylko w przypadku planet bardzo blisko krążących wokół swojej niewielkiej gwiazdy.
Dane do badań pochodzą z Teleskopu Keplera NASA, który potrafi rejestrować egzoplanety poruszające się ze swoimi gwiazdami w tle. By zmierzyć orbity tych planet, astronomki brały pod uwagę to, ile trwa przemieszczenie się planety z gwiazdą w swoim bezpośrednim tle. W swoich obliczeniach oparty się także na danych pochodzących z teleskopu Gaia, który jest w stanie zmierzyć odległość od miliardów gwiazd w galaktyce Drogi Mlecznej.
Sagear i Ballard ustaliły, że około jedna trzecia gwiazd ma orbitę zbliżoną w kształcie do okręgu, a to oznacza, że są to planety, na których może utrzymywać się woda w stanie ciekłym. W tych układach gwiezdnych, gdzie tylko jedna planeta znajduje się w strefie zamieszkalnej, zagrożenie ogrzewaniem pyłowym jest znacznie większe. Gwiazdy z kilkoma lub więcej planetami tego typu częściej układają swoje satelity w orbicie kołowej, dając im większą szansę na stworzenie warunków odpowiednich do utrzymania i rozwoju życia. Takich planet jest w naszej galaktyce setki milionów.
Badania: Sagear, Sheila, The orbital eccentricity distribution of planets orbiting M dwarfs, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2217398120. doi.org/10.1073/pnas.2217398120
Opracowano na podstawie artykułu One-third of galaxy's most common planets could be in habitable zone opublikowanego na portalu Phys.org.
