Stelele pitice și exoplanete locuibile
Articole similare
La cea de-a 221-a conferință Societății Astronomice Americane,
desășurartă la începutul anului 2013, o tânără cercetătoare, Courtney
Dressing, care în prezent lucrează la Harvard-Smithsonian Center for
Astrophysics, a prezentat comunicarea ”The Occurrence Rate of Small
Planets Around Cool Stars from Kepler” (Frecvența planetelor mici în
vecinătatea stelelor reci). Titlul nu spune foarte multe, dar așa cum se
va vedea, comunicarea tinerei cercetătoare deschide un nou câmp de
investigații în căutarea vieții în Univers.
Pitice roșii
Courtney Dressing și-a concentrat atenția asupra celui mai răspândit tip de stele din galaxia noastră. Este vorba despre stelele pitice roșii din clasa spectrală M. Piticele roșii sunt stele care au masa cuprinsă între 0,075 și 0,5 mase solare. Deoarece au o masă foarte mică, procesele de fuziune nucleară prin care nucleele de hidrogen sunt convertite în heliu se desfășoară într-un ritm extrem de lent. Din acest motiv o pitică roșie poate ”funcționa” un timp extrem de îndelungat, care poate ajunge chiar la 1.000 de miliarde de ani. Pe de altă parte, temperatura la suprafața lor este mult mai scăzută decât cea la suprafața Soarelui și atinge valori sub 3.500 K (suprafața Soarelui temperatura este de circa 5.750 K). Mai există un aspect interesant legat de masa lor. Deoarece aceasta este relativ mică, niciodată în nucleul lor nu se declanșează procesele de fuziune a nucleelor de heliu. Din ascest motiv ele, spre deosebire de Soarele nostru, nu se vor transforma niciodată în gigante roșii. Piticele roșii, se contractă, pe măsură ce își consumă hidrogenul din nucleu. Pur și simplu se sting, încet, încet, încet… Deocamdată nu există observații astronomice ale unor pitice roșii aflate în stadiul terminal.
<strong>Ilustrație: o planetă aflstă îm aproiperea unei pitice roșii (Credit: NASA)
Este foarte probabil ca acest tip de stele să fie cele mai răspândite în Univers. A sosit momentul să vedem ce a spus Dressing.
Lumi locuibile Studiul prezentat de Dressing (pe care l-a realizat împreună cu David Charbonneau ,un alt cercetător de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) s-a concentrat tocmai asupra acestui tip de stele. Pentru aceasta s-a concentrat asupra datelor transmise de către telescopul spațial Kepler. Așa cum vă spuneam în capitolul anterior, deocamdată datele obținute cu ajutorul acestuia nu ne permit să identificăm planete cu dimensiuni apropiate de cele ale Terrei, care se află în zona în care apa ar putea rămâne lichidă, altfel spus, cele care se află în zona în care viața este posibilă.
În schimb, același telescop spațial Kepler ne poate oferi informații asupra planetelor cu dimensiuni apropiate de cele ale Terrei, care se află în zona locuibilă din vecinătatea unei pitice roșii. Acest lucru este posibil, deoarece, în acest caz, zona locuibilă este foarte apropiată de astrul central, la o distanță de același ordin de mărime cu distanța dintre Soare și Mercur. Asta înseamnă că, pe parcursul unui an, avem între 5 și 7 tranzite. În plus, datorită apropierii ipoteticei exoplanete de steaua mamă, variația de luminozitate pe timpul tranzitului poate fi detectată relativ ușor de către instrumentele de la bordul telescopului spațial Kepler. Altfel spus, în principiu, acesta va putea detecta planete similare Terrei, care se află în zona locuibilă din vecinătatea unei pitice roșii.
Ilustrație: Telescopul Spațial Kepler (Credit: NASA) Înainte de a începe analiza statistică a lumilor locuibile din apropierea piticelor roșii, Dressing a fost nevoită să facă un recensământ al tuturor acestor stele care se află în câmpul de vedere al telescopului spațial Kepler. Pentru fiecare dintre ele și-a notat raza și temperatura. Apoi a urmat analiza. Dressing și Charboneau au calculat că există o probabilitate de 87% pentru fiecare dintre cele 3.609 pitice roșii, din câmpul de vedere al telescopului Kepler, să posede o planetă cu dimensiuni apropiate de cele ale Terrei, care să aibă o perioadă orbitală mai mică de 50 de zile. Vreau să sublinez că această statistică include nu numai planetele aflate în zona locuibilă, ci și pe cele care sunt mult prea aproape de astrul central, fiind astfel mult prea fierbinți pentru a permite vieții să existe.
În ceea ce privește probabilitatea ca o pitică roșie să posede o planetă aflată în zona locuibilă, calculele celor doi arată că aceasta este de 6%. Veți spune că este o valoare mică. Dar ar trebui să ne aducem aminte că piticele roșii reprezintă tipul de stele cel mai răspândit în galaxia noastră. Între 70% și 90% dintre stelele din Calea Lactee sunt pitice roșii. Statistic vorbind, așa cum arăta Dressing, pe o rază de 20 de ani lumină de noi există cel puțin o planetă locuibilă.
Mai trebuie spus ceva. Dressing și Charboneau au explicat că este vorba numai despre niște date preliminare. Ei nu au intrat în detalii privind calculele făcute, probabil că acestea reprezintă obiectivul unor analize viitoare. Totuși putem spune că avem de-a face cu un indiciu semnificativ.
Acum, să presupunem că am descoperit undeva, în galaxia noastră, o planetă, cu dimensiuni apropiate de cele ale Pământului, care se află în zona locuibilă.
Viața lângă o pitică roșie
Atunci când vorbim despre zona locuibilă, cel mai adesea, simplificăm foarte mult problema. Veți remarca și dumneavoastră, de fiecare dată am impus o singură condiție: cea a prezenței apei în stare lichidă. Este vorba despre un criteriu obligatoriu, pentru viața de tip terestru, dar nu este singurul. Haideți să ne imaginăm că ne plimbăm pe suprafața unei planete aflate în vecinătatea unei pitice roșii. Nu este o planetă oarecare, ci una aflată în zona locuibilă. Chiar și în plină zi, atunci când steaua se află mult deasupra orizontului, vom remarca ceva ciudat. Este aproape întuneric. Se întâmplă asta deoarece, spre deosebire de Soarele nostru, cea mai mare cantiate de energie emisă de o pitică roșie se află în zona infraroșie a spectrului electromagnetic, pe care noi nu o putem sesiza cu ochii. Simțim doar căldura. De aici apare o primă problemă. Procesele de fotosinteză, așa cum le cunoaștem noi, cele prin care planetele de pe Pământ se folosesc de energia primită de la Soare, sunt practic imposibile. Desigur, avem voie să speculăm un pic… ne putem imagina o altă moleculă, nu știm care, ce ar putea declanșa procese de fotosinteză folosind radiația infraroșie provenită de la pitica roșie. Acea moleculă ar trebui să dea echivalentului frunzelor de pe planeta noastră imaginară o culoare stranie. Ele ar trebui să fie negre, pentru a putea absorbi radiațile infraroșii provenite de la astrul central. Desigur, acesta este o problemă ce ține mai degrabă de estetică. Dificultățile sunt, în realitate, cu mult mai grave.
Există un risc major, mai ales când exoplaneta aflată în zona locuibilă se rotește pe o orbită circulară în jurul astrului central. În acest caz se produce ceea ce se numește ”blocaj mareic”. Obiectul mai mic, în cazul nostru: exoplaneta, își va arăta în permanență o singură parte către obiectul mai mare, în cazul nostru: pitica roșie. Întâlniți și dumnevoastră în viața de zi cu zi (mai bine zis: în fiecare noapte) acest fenomen în cazul Lunii, care ne arată o singură față.
De ce ar trebui să ne deranjeze o asemenea sincronizare în cazul unei planete locuibile din vecinătatea unei pitice roșii? Răspunsul îl bănuiți deja. Ipoteza noastră privind existența apei în stare lichidă este dată peste cap. Pe partea luminată de stea temperaturile vor depăși punctul de fierbere al apei, în timp ce pe partea întunecată temperatura va scădea mult sub punctul de îngheț. Pe planeta respectivă va exista numai un coridor extrem de îngust, cel de la hotarul dintre noapte și zi, unde ar mai fi posibil, dar foarte puțin probabil, ca apa să rămână în stare lichidă. Desigur, am simplificat foarte mult această imagine atât de dramatică.
Iată ce spunea Todd Henry, profesor de astronomie la Universitatea de Stat din Georgia, SUA, pentru Astrobiology Magazine: ”Blocajul mareic se poate produce. Dar nu se ține seama de atmosfera planetei, care ar putea redristibui căldura. Astfel, dacă există o atmosferă puțin mai densă decât cea a Terrei […], atunci este posibil ca [deplasările atmosferice] să transporte suficientă căldură [către partea întunecată]. Nu mai contează dacă planeta este blocată mareic sau nu. Poți avea temperaturi rezonabile pe întreaga suprafață. Nu mai contează dacă este vorba despre emisfera orientată către stea sau de cea rămasă în întuneric.”
Mai există și alte probleme. Piticele roșii nu sunt tocmai niște stele stabile. Uneori strălucirea lor, deci și energia emisă de ele, scade cu până la 40%. Drept consecință, temperatura pe o exoplanetă din vecinătatea ei, chiar dacă s-ar afla în zona locuibilă, ar scădea sub punctul de îngheț al apei. Se mai întâmplă și creșteri masive ale strălucirii piticelor roșii însoțite de gigantice erupții stelare. Steaua va arunca în spațiu cantități imense de particule încărcate electric de mare energie care, în lipsa unui câmp magnetic suficient de intens al exoplanetei noastre, pur și simplu ar ”mătura” atmosfera. În același timp, fluxuri sporite de radiații ultraviolete și X vor penetra atmosfera, distrugând orice urmă de viață. Iar strălucirea crescută a stelei va duce la creșterea temperaturii pe exoplaneta din vecinătatea unei pitice roșii, dincolo de punctul de fierbere… cumplit.
Am enunțat un scenariu de-a dreptul apocaliptic. Aproape că am
îndepărtat orice șansă pentru existența vieții în vecinătatea unei
pitice roșii. Pentru a mai îndulci un pic această foarte amară pilulă îl
vom cita din nou pe Todd Henry, care, în interviul din Astrobiology
Magazine spunea: ”Toate aceste lucruri”, cele pe care le-am enunțat și eu mai devreme, ”constituie
o problemă majoră. Dar ele pot fi evitate. Cel mai bun argument
împotriva radiațiilor ultraviolete și X vine din faptul că piticele
roșii le emit doar în primul miliard de ani de existență. După aceea
steaua se liniștește. Lucrurile acestea rele se petrec doar în prima
etapă de existență a stelei. Trebuie doar să așteptăm ca zona locuibilă
și steaua noastră să se stabilizeze. Apoi vor rămâne multe miliarde de
ani pentru ca jocul chimiei [pe eventuala exoplanetă aflată în zona
locuibilă din vecinătatea unei pitice roșii] să ducă la apariția
vieții.”Am enunțat doar câteva dintre problemele care ar putea împiedica apariția vieții în vecinătatea unei pitice roșii, numai pentru a vă sugera faptul că nu este suficient ca o planetă să se afle în zona locuibilă pentru ca viața să apară cu necesitate.
Dar mai există un loc interesant, și oarecum neașteptat, care merită toată atenția. Este vorba despre… dar despre asta vom vorbi într-o altă postare
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu