Vi tenderar att tänka på våra jordiska omständigheter som normala. En vattnig, tempererad värld som kretsar runt en stabil gul stjärna. En plats där livet har kvarstått i nästan 4 miljarder år. Det är nästan oundvikligt att när vi tänker på andra platser där livet kan frodas, använder vi vår egen erfarenhet som riktmärke.
Men borde vi?
Vår sol är en huvudsekvensstjärna av G-typ med en livslängd på cirka 10 miljarder år. Den är ungefär fem miljarder år gammal och har drivit liv på jorden redan i nästan 4 miljarder år. Stjärnor av huvudsekvens av G-typ är inte de mest rikliga och inte heller de mest långlivade. De utgör endast cirka 6% av Vintergatens stjärnpopulation och de lever bara i cirka 10 miljarder år.
De flesta stjärnorna i Vintergatan (cirka 73%) är röda dvärgar, eller M dvärgar. M dvärgar är svalare än vår sol, och deras bebörliga zoner är mindre. Men de har levt mycket längre, av storleksordning. Deras långa liv kan göra dem idealiska stjärnor för livet att blomstra runt, med tanke på de rätta planeterna. Men röda dvärgar kan vara benägna att döda utflammning, och deras farliga energiproduktion kanske inte är så gästvänlig för livet som vi känner till det.
Det finns en annan typ av värdstjärna som astronomer börjar kalla Goldilocks stjärnor. De är mer rikliga än solen, de har levt längre än solen, och de släpper inte ut så mycket farlig strålning som M dvärgar.
De kallas K dvärgar, även kända som orange dvärgar.
"K-dvärgstjärnor är i den" söta platsen ", med egenskaper som ligger mellan de sällsynta, mer lysande, men kortare livstjänster av soltyp (G-stjärnor) och de fler röda dvärgstjärnorna (M-stjärnor)."
Edward Guinan, Villanova University
K-dvärgar lever mellan 15 och 45 miljarder år, de utgör cirka 13% av mjölkvägens befolkning, och de avger bara en sextonde så mycket dödlig strålning som M-dvärgarna.
I ett nytt arbete som presenterades vid det 235: e mötet i American Astronomical Society, använde ett par forskare flera teleskoper för att kartlägga några G- och K-dvärgar i vårt galaktiska område. De är Edward Guinan och Scott Engle bildar Villanova University i Pennsylvanie. Deras åtagande kallas Goldiloks-projektet.
I ett pressmeddelande sa Guinan att K-dvärgstjärnor är riktiga Goldilocks-stjärnor. "K-dvärgstjärnor är i den" söta platsen ", med egenskaper som ligger mellan de sällsynta, mer lysande, men kortare livstjänster av soltyp (G-stjärnor) och de fler röda dvärgstjärnorna (M-stjärnor). K-stjärnorna, särskilt de varmare, har det bästa av alla världar. Om du letar efter planeter med förmåga att öka, pumpar överflödet av K-stjärnor dina chanser att hitta liv. "
I en 100 hundra ljusårradie från vårt solsystem finns det cirka tusen K-dvärgar. Dessa stjärnor är mogna för observation. Och även om de är mycket mindre överflödiga än M-dvärgarna, tror vissa astronomer att vi borde flytta vårt fokus till K-dvärgar när det gäller att söka efter potentiellt bebodda planeter.
M-dvärgar är problematiska när det gäller lämplighet för livet. De är rikliga och de är värd för massor av exoplaneter, men de är farliga. Eftersom de är så små är deras bebodda zon mycket nära.
Det betyder att alla planeter i den bebodda zonen troligen är tidigt låsta, vilket kan minska risken för att livet finns. En sida skulle vara i evigt mörker och den andra sidan i evigt ljus. Det skapar extrema, problematiska temperaturskillnader, där den frusna sidan kan frysa huvudgaserna ut ur atmosfären, vilket gör dagsljusbenet torrt och kargigt.
M-dvärgar är extremt energiska och ostadiga. De är ofta lysande stjärnor, och deras våldsamma energiproduktion kan lätt avlägsna en planetens atmosfär mycket tidigt i sitt liv och förstöra alla organismer som fått fotfäste på planeten. Vissa av dessa blossar kan fördubbla stjärnans ljusstyrka på några minuter.
M-dvärgar kan också ha extremt kraftfulla magnetfält som kan överväldiga skyddande magnetosfärer på alla planeter som kretsar kring dem. Ett papper från 2013 undersökte effekten som dessa kraftfulla magnetfält kan ha på alla potentiellt bebodda planeter. Denna studie sade, ”För att kunna upprätthålla en jordstor magnetosfär, med undantag för endast ett fåtal fall, skulle den jordiska planeten antingen (1) behöva bana betydligt längre ut än de traditionella gränserna för den bebodda zonen; eller annars, (2) om det kretsade i den bebodda zonen, skulle det kräva åtminstone ett magnetfält som sträcker sig från några G <Gauss> till upp till några tusen G. ” Detta är i jämförelse med jordens magnetosfär som är en Gauss.
M-dvärgarnas kraftfulla magnetfält i kombination med deras fällning gör dem nästan säkert giftiga för livet. Och även om detta intensiva flänsande och kraftfulla magnetfält kan sätta sig senare i en M-dvärgs liv, då skulle planeter i den bebodda zonen redan ha förlorat atmosfären.
"Vi är inte så optimistiska längre om chanserna att hitta avancerat liv runt många M-stjärnor," sade Guinan.
K-dvärgarna är olika.
K-dvärgar upplever inte samma utbländande och kaotiska energiproduktion som M-dvärgarna gör. De saknar också samma intensiva magnetfält, som är ansvariga för mycket av en M-dvärgar omöjlig. Enligt Guinans forskning släpper K-dvärgarna bara ungefär 1/100: e lika dödliga röntgenstrålar som vissa M-dvärgar.
Goldiloks-projektet mätte ålder, rotationshastighet och röntgenstrålning och långa infraröda utgångar från ett prov av coola G- och K-stjärnor. De använder Chandra X-ray Observatory och XMM-Newton-satelliten i projektet, men de litar hårt på Hubble Space Telescope. Hubble är extremt känslig för ultraviolett strålning från väte, och de använde den känsligheten för att bedöma strålningen från 20 K-dvärgar.
"Hubble är det enda teleskopet som kan göra den här typen av observation," sade Guinan.
Guinan och Engle fann att strålningsnivåerna kring K-stjärnor var mycket mindre skadliga än runt M-dvärgarna. K-stjärnor har också längre livslängder och därför långsammare migration av den bebodda zonen. Det gör K-dvärgar till den perfekta platsen att söka efter liv, och dessa stjärnor skulle ge tid för mycket utvecklat liv att utvecklas på lämpliga planeter. Under solens hela livstid - 10 miljarder år - ökar K-stjärnorna bara sin ljusstyrka med cirka 10-15%, vilket ger biologisk utveckling en mycket längre tidsperiod för att utveckla avancerade livsformer än på jorden.
Vi känner redan till några K-dvärgar som är värd för exoplaneter och andra som kan vara värd för dem, men som vi är osäkra på. Guinan och Engle tittade på tre särskilt intressanta mål: Epsilon Eridani, Kepler-442 och Tau Ceti.
”Kepler-442 är anmärkningsvärd i och med att denna stjärna (spektralklassificering, K5) är värd det som anses vara en av de bästa Goldilocks-planeterna, Kepler-442b, en stenig planet som är lite mer än två gånger jordens massa. Så Kepler-442-systemet är en Goldilocks-planet värd av en Goldilocks-stjärna! ” sa Guinan.
Guinan och Engle har tillbringat 30 år på att observera olika typer av stjärnor. De har bestämt förhållanden mellan en stjärntyp, dess rotation, ålder, röntgen och UV-utsläpp. Dessa uppgifter är grunden för deras arbete med hur en stjärns strålning med hög energi påverkar en planets atmosfär och livssyn.
Mer:
- Pressmeddelande: Goldilocks Stars är de bästa platserna att leta efter livet
- 2013 Forskningsdokument: Effekter av M dvärgmagnetiska fält på potentiellt bebodda planeter
