Undersøgelse af potentialet for liv omkring galaksens mindste stjerner

Når verdens kraftigste teleskop skyder ud i rummet i år, videnskabsmænd vil lære, om planeter på størrelse med Jorden i vores 'solkvarter' har en nøgleforudsætning for liv - en atmosfære.

Disse planeter kredser om en M-dværg, den mindste og mest almindelige type stjerne i galaksen. Forskere ved i øjeblikket ikke, hvor almindeligt det er, at jordlignende planeter omkring denne type stjerne har egenskaber, der ville gøre dem beboelige.

"Som udgangspunkt, det er vigtigt at vide, om små, klippeplaneter, der kredser om M-dværge, har atmosfærer, " sagde Daria Pidhorodetska, en ph.d.-studerende i UC Riversides Institut for Jord- og Planetvidenskab. "Hvis så, det åbner op for vores søgen efter liv uden for vores solsystem."

For at hjælpe med at udfylde dette hul i forståelse, Pidhorodetska og hendes team undersøgte, om det snart lancerede James Webb-rumteleskop, eller Hubble-rumteleskopet i kredsløb, er i stand til at detektere atmosfærer på disse planeter. De modellerede også de typer atmosfærer, der sandsynligvis vil blive fundet, hvis de findes, og hvordan de kunne skelnes fra hinanden. Undersøgelsen er nu blevet offentliggjort i Astronomisk Tidsskrift .

Studiets medforfattere inkluderer astrobiologerne Edward Schwieterman og Stephen Kane fra UCR, samt videnskabsmænd fra Johns Hopkins University, NASAs Goddard Space Flight Center, Cornell University og University of Chicago.

Stjernen i centrum af undersøgelsen er en M-dværg kaldet L 98-59, som kun måler 8 % af vores sols masse. Skønt små, den er kun 35 lysår fra Jorden. Dens lysstyrke og relative nærhed gør den til et ideelt mål for observation.

Kort efter de er dannet, M-dværge gennemgår en fase, hvor de kan lyse to størrelsesordener stærkere end normalt. Stærk ultraviolet stråling i denne fase har potentialet til at udtørre deres kredsende planeter, fordamper alt vand fra overfladen og ødelægger mange gasser i atmosfæren.

"Vi ville vide, om ablationen var komplet i tilfældet med de to stenede planeter, eller hvis disse jordiske verdener var i stand til at genopbygge deres atmosfærer, " sagde Pidhorodetska.

Forskerne modellerede fire forskellige atmosfæriske scenarier:et hvor L 98-59 verdenerne er domineret af vand, en, hvor atmosfæren hovedsageligt består af brint, en Venus-lignende kuldioxidatmosfære, og en, hvor brintet i atmosfæren undslap ud i rummet, efterlader kun ilt og ozon.

De fandt ud af, at de to teleskoper kunne tilbyde supplerende information ved hjælp af transitobservationer, som måler et dyk i lys, der opstår, når en planet passerer foran sin stjerne. L 98-59 planeterne er meget tættere på deres stjerne, end Jorden er på solen. De fuldfører deres kredsløb på mindre end en uge, gør transitobservationer med teleskop hurtigere og mere omkostningseffektive end at observere andre systemer, hvor planeterne er længere væk fra deres stjerner.

"Det ville kun tage nogle få transitter med Hubble at detektere eller udelukke en brint- eller dampdomineret atmosfære uden skyer, " sagde Schwieterman. "Med så få som 20 transitter, Webb ville give os mulighed for at karakterisere gasser i tung kuldioxid eller oxygen-dominerede atmosfærer."

Af de fire atmosfæriske scenarier, forskerne overvejede, Pidhorodetska sagde, at den udtørrede iltdominerede atmosfære er den mest sandsynlige.

"Mængden af ​​stråling, som disse planeter får i den afstand fra stjernen, er intens, " hun sagde.

Selvom de måske ikke har atmosfærer, der egner sig til livet i dag, disse planeter kan give et vigtigt indblik i, hvad der kan ske med Jorden under forskellige forhold, og hvad der kunne være muligt på jordlignende verdener andre steder i galaksen.

L 98-59-systemet blev først opdaget i 2019, og Pidhorodetska sagde, at hun er spændt på at få mere information om det, når Webb lanceres senere i år.

"Vi er ved at afsløre hemmelighederne bag et stjernesystem, der var skjult indtil for ganske nylig, " sagde Pidhorodetska.