Guldlok-stjerner kan være de helt rigtige til at finde beboelige verdener

Forskere, der leder efter tegn på liv uden for vores solsystem, står over for store udfordringer, en af ​​dem er, at der er hundredvis af milliarder af stjerner i vores galakse alene at overveje. For at indsnævre søgningen, de skal finde ud af:Hvilken slags stjerner er mest tilbøjelige til at være vært for beboelige planeter?

En ny undersøgelse finder en bestemt klasse af stjerner kaldet K-stjerner, som er svagere end Solen, men lysere end de svageste stjerner, kan være særligt lovende mål for at søge efter tegn på liv.

Hvorfor? Først, K-stjerner lever meget længe - 17 milliarder til 70 milliarder år, sammenlignet med 10 milliarder år for Solen - hvilket giver masser af tid til, at livet kan udvikle sig. Også, K-stjerner har mindre ekstrem aktivitet i deres ungdom end universets mørkeste stjerner, kaldet M-stjerner eller "røde dværge".

M-stjerner giver nogle fordele i søgningen efter beboelige planeter. De er den mest almindelige stjernetype i galaksen, omfatter omkring 75 procent af alle stjerner i universet. De er også sparsomme med deres brændstof, og kunne skinne videre i over en billion år. Et eksempel på en M-stjerne, TRAPPIST-1, er kendt for at være vært for syv klippeplaneter i jordstørrelse.

Men M-stjernernes turbulente ungdom giver problemer for potentielt liv. Stjerneudbrud - eksplosive frigivelser af magnetisk energi - er meget hyppigere og mere energiske fra unge M-stjerner end unge sollignende stjerner. M-stjerner er også meget lysere, når de er unge, i op til en milliard år efter de er dannet, med energi, der kunne koge havene af på alle planeter, der en dag måtte være i den beboelige zone.

"Jeg kan godt lide at tro, at K-stjerner er i et 'sweet spot' mellem sol-analoge stjerner og M-stjerner, " sagde Giada Arney fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Arney ville finde ud af hvilke biosignaturer, eller livstegn, kan ligne på en hypotetisk planet, der kredser om en K-stjerne. Hendes analyse er offentliggjort i Astrofysiske tidsskriftsbreve .

Forskere anser den samtidige tilstedeværelse af ilt og metan i en planets atmosfære for at være en stærk biosignatur, fordi disse gasser kan lide at reagere med hinanden, ødelægger hinanden. Så, hvis du ser dem til stede i en atmosfære sammen, det antyder, at noget producerer dem begge hurtigt, muligvis livet, ifølge Arney.

Imidlertid, fordi planeter omkring andre stjerner (exoplaneter) er så fjerne, der skal være betydelige mængder ilt og metan i en exoplanets atmosfære, for at det kan ses af observatorier på Jorden. Arneys analyse fandt, at ilt-methan-biosignaturen sandsynligvis er stærkere omkring en K-stjerne end en sollignende stjerne.

Arney brugte en computermodel, der simulerer kemien og temperaturen i en planetarisk atmosfære, og hvordan den atmosfære reagerer på forskellige værtsstjerner. Disse syntetiske atmosfærer blev derefter kørt gennem en model, der simulerer planetens spektrum for at vise, hvordan det kunne se ud for fremtidige teleskoper.

"Når du sætter planeten omkring en K-stjerne, ilten ødelægger ikke metanen så hurtigt, så mere af det kan opbygges i atmosfæren, " sagde Arney. "Dette skyldes, at K-stjernens ultraviolette lys ikke genererer meget reaktive oxygengasser, der ødelægger metan lige så let som en sollignende stjerne."

Dette stærkere oxygen-methan-signal er også blevet forudsagt for planeter omkring M-stjerner, men deres høje aktivitetsniveau kan gøre M-stjerner ude af stand til at være vært for beboelige verdener. K-stjerner kan tilbyde fordelen af ​​en højere sandsynlighed for samtidig ilt-methan-detektion sammenlignet med sollignende stjerner uden de ulemper, der følger med en M-stjerne vært.

Derudover exoplaneter omkring K-stjerner vil være lettere at se end dem omkring sollignende stjerner, simpelthen fordi K-stjerner er svagere. "Solen er 10 milliarder gange lysere end en jordlignende planet omkring den, så det er meget lys, du skal undertrykke, hvis du vil se en planet i kredsløb. En K-stjerne er måske 'kun' en milliard gange lysere end en Jord omkring den, sagde Arney.

Arneys forskning omfatter også diskussion af, hvilke af de nærliggende K-stjerner, der kan være de bedste mål for fremtidige observationer. Da vi ikke har evnen til at rejse til planeter omkring andre stjerner på grund af deres enorme afstande fra os, vi er begrænset til at analysere lyset fra disse planeter for at søge efter et signal om, at liv kan være til stede. Ved at adskille dette lys i dets komponentfarver, eller spektrum, videnskabsmænd kan identificere bestanddelene i en planets atmosfære, da forskellige forbindelser udsender og absorberer forskellige farver af lys.

"Jeg oplever, at visse K-stjerner i nærheden som 61 Cyg A/B, Epsilon Indi, Groombridge 1618, og HD 156026 kan være særligt gode mål for fremtidige biosignatursøgninger, sagde Arney.