Fotoğraf kredisi: John Rowe
Dünya benzeri gezegenleri aramak, Güneş benzeri yıldızları aramakla başlar. Gökbilimci Maggie Turnbull'dan, bizden yüz ışık yılı içinde olan toplam 2.350 yıldız listesinden kendi Güneş'imizle yakından eşleşen otuz aday yıldızdan oluşan kısa bir liste yapması istendi. 37 Gem dahil olmak üzere bu kısa liste, Dünya benzeri bir gezegende görünür bir ışık veya oksijen ışığı arayarak yaşanabilir gezegenleri arayacak olan Karasal Gezegen Bulucu misyonu tarafından kullanılacak - kesin bir yaşam belirtisi.
Takımyıldızındaki en batı otuz yedinci yıldız İkizler, kendi güneşimiz gibi sarı-turuncu bir yıldızdır. Yıldız 37 Geminorum olarak adlandırılır, ancak astrofizikçi Margaret Turnbull için yıldız özeldir, çünkü yaşanabilir gezegenleri barındırmak için neyin iyi bir aday olabileceğini düşünmek için bir vaka çalışması sunar.
Sıvı su ve oksijene sahip gezegenleri destekleyebilecek yıldız listesini oluştururken, aşırı güneşleri hariç tutmalı: çok genç veya çok yaşlı, çok hızlı dönebilen veya herhangi bir iklimde kaosa neden olacak kadar parlak değişkenlik gösteren yakın dünya.
56.3 ışıkyılı uzaklıkta, 37 Gem yıldızı henüz bu tür gezegenlere veya herhangi bir gezegene sahip olduklarını anlatan belirtiler göstermedi - ancak gelecekteki NASA ve Avrupa teleskopları, paylaşabildikleri için 37 Gem gibi yıldızları hedeflemek istiyorlar kendi güneş sistemimizi yaşanabilir kılan aynı özelliklerden bazıları. Şimdiye kadar yerüstü teleskoplar kullanılarak 100'den fazla ekstrasolar gezegen bulundu ve galaksimizdeki bu tür gezegenlerin toplamı milyarlarca aday dünya için toplam olabilir.
Arizona Üniversitesi'nden Tucson'da çalışan Maggie Turnbull'dan, yaşamın gelişmesi için koşulları destekleyebilen diğer güneşlere en çok benzeyen otuz yıldızlı adayların kısa bir listesini yapması istendi. Yüz ışık yılından daha kısa bir süre içinde yıldızlar arasında arama yapmaya başlamak, daha fazla düşünmek için yaklaşık 2.350 yıldız verdi.
Turnbull, son zamanlarda sonuçlarını NASA'nın uzay-teleskop projesi olan Karasal Gezegen Bulucu'dan (TPF) bir su bilimcisine sundu ve dünyadaki suyun ve / veya oksijenin “imzası” ile görünür ışık kullanarak yaşanabilir gezegenleri araştıracak. türü gezegen. TPF’nin 2013 yılı başlarında planlanan lansmanından sonra altı uzay teleskopu içeren Avrupa Darwin projesini takip edecek.
Yıldız listesi, daha büyük bir listeden (450 ışık yılı içinde 17.129 yıldız veya 140 parsek) ayrıldı ve SETB Enstitüsü'nün Turnbull ve danışmanı Jill Tarter, Astrophysical Journal'da ilk kez yayınladı. Liste, Yakındaki Habitable Stellar Systems (veya HabCat) Kataloğu olarak biliniyordu. Ağustos ayında yayınlanan “SETI için Hedef Seçimi: I. Yakındaki Yaşanabilir Yıldız Sistemleri Kataloğu” başlıklı makaleleri, önceki aday listelerini yaklaşık on kat ya da büyüklük sırasına göre genişletti.
Karmaşık yaşamı desteklemek için, bir aday yıldız doğru renk, parlaklık ve yaş olmalıdır. Eğer bizimki gibi orta yaşlı bir yıldızsa, demir gibi daha ağır metaller üretmek için yeterince kaynaşabilir ışık elementleri ile yanmış olacak, ama o kadar eski değil ki, yaşam sadece uzak bir gelecek umudu. Dünya'da karmaşık yaşamın nasıl ortaya çıktığı hakkında hangi parçaları bildiğimize dayanarak, Turnbull’un araştırması, ‘doğru’ görünen yıldızların ‘Goldilocks’u bulmayı amaçlıyor.
Peki neden 37 Gem?
37 Geminorum İkizler ismini taşıyan İkizler takımyıldızının kuzeybatı kesiminde yer alır. İyi bir arka bahçe teleskopuna sahip amatör astronomlar için 37 Gem görülebilir. Yunan mitolojisinde, İkizler ikizleri Jason ile Altın Polar arayışında yelken açtı; bir fırtına sırasında, ikizler gemi ARGO'larının batmasını önlemeye yardımcı oldu ve böylece takımyıldız denizciler tarafından çok değerlendi.
Gem 37 gibi çoğu yıldız, kabaca yaydıkları ışığın rengine bağlı olarak az sayıda spektral sınıfa ayrılır. Henry Draper Kataloğu olarak adlandırılan yıldız özeti, en sıcaktan en havalı yıldızlara kadar yedi geniş kategoride spektral sınıfları listeler. Bu tipler, azalan sıcaklık sırasına göre O, B, A, F, G, K ve M harfleriyle belirtilir. İsimlendirme, yıldız evrimi hakkında uzun süredir kullanılmayan fikirlere dayanır, ancak terminoloji kalır. Tipik bir 'G2V' cüce olarak sınıflandırılan güneşimiz yaklaşık 4,5 milyar yaşındadır. Aday yıldız, 37 Gem, benzer şekilde orta yaşlı, ancak 5.5 milyar yılda bir milyar yıl biraz daha yaşlı.
Kendi (ve 37 Gem) gibi G-tipi yıldızların spektrumlarına, karakteristik spektral çizgileri (veya emisyonları) ile işaret edildiği gibi, bazı kimyasal elementler hakimdir. En çok ilgilenilen unsurlar, özellikle demir, kalsiyum, sodyum, magnezyum ve titanyum açısından zengin yıldız imzaları için metallerdir. Astronomik olarak, güneşimizin tipik bir G2V cüce olarak sınıflandırılmasına kıyasla, 37 Gem biraz daha sıcak bir yüzey sıcaklığına sahiptir. Bu yüzden Turnbull’un ana seçimi – 37 Gem– bir G0V cüce olarak kataloglanır - yani aynı zamanda sarı-turuncu ana dizi cüce yıldızıdır. G yıldızları bu metalik çizgilerin varlığı ve zayıf bir hidrojen spektrumuyla karakterize olduğundan, ortak bir yaş, kütle ve parlaklık paylaşırlar.
Aksi takdirde, 37 Gem kendi güneş ikizimize veya Güneş'in Gemini benzeri bir karşıtına yakındır: güneşimizin kütlesinin 1.1 katı, çapının 1.03 katı ve parlaklığının 1.25 katı.
Turnbull, Astrobiyoloji Dergisi'ne, karmaşık yaşam için “yakındaki yıldızların yaşanabilirliğini belirlemede kullanıyoruz” dedi, çünkü parlaklık, “belki de en önemli bilgi” dir, çünkü parlaklık yıldızın hangi yaşam evresinde olduğunu gösterir ve bu da yıldız sabit kalacaktır.
Astrobiyoloji Dergisi, Tucson'daki Steward Gözlemevi'nde Maggie Turnbull ile habitat için yıldız adaylarının nasıl seçileceği hakkında konuşma fırsatı buldu.
Astrobiyoloji Dergisi (AM): Son anketiniz Güneşimizden yaklaşık 100 ışıkyılı uzaklıkta bakmaya başladı ve tüm yıldızlar bu yarıçaptan içeri doğru değil mi? Aramaya başlamak için görsel alan bu muydu?
Margaret Turnbull (MT): 30 parsek içinde yaklaşık 2.350 Hipparcos yıldızı var (90 ışık
yıl), Karasal Gezegen Bulucu (TPF) görevi için maksimum mesafe. Bu mesafe içinde yaklaşık 5.000 toplam yıldız var, ancak sadece Hipparcos yıldızlarına bakıyoruz, bu yüzden başlangıç listem 2.350 yıldız uzunluğunda.
AM: Hiç 37 Gem'i görmek için bir arka bahçe teleskobu aldın mı?
MT: Arka bahçeli bir teleskopla kesinlikle görünür olmalı, ama hayır, kendi gözlerimle bakmadım! Baktığım fotometri (parlaklığını ölçen) ve spektroskopisi (bileşimini ölçen) yüzünden hiç görmeden “bildiğimi” hissediyorum.
Ancak 37 Gem için daha fazla gözlem yapılması gerekiyor. Örneğin, bir hedef olması gerektiğini söyleyebilmemiz için bu yıldızın yüksek çözünürlüklü kızılötesi görüntülemesini yapmamız gerekiyor; eğer etrafında yüzen çok fazla kalıntı olduğunu keşfedersek, listeden çıkarmamız gerekecek.
AM: Yıldız 37 Gem, en iyi otuz aday listesinde iki numaradan çok farklı mıydı?
MT: “En iyi” yıldızların hepsi birbirine çok benziyor ve gerçekte onları sıralamaya çalışmak pek mantıklı değil. 37 Gem, mühendislik kriterlerini de karşılayan en yakın yıldızlardan biri oluyor, bu yüzden TPF araması için çok iyi bir aday gibi görünüyor.
AM: Sadece meraktan dolayı, listede hangi yıldız resmi oldu?
MT: Sadece otuz yıldıza bakacak olursanız, hepsinin “bir numara” olması daha iyi. Yani, gözlemlediğimiz her yıldızın misyonla birincil ilgisi olmalı, çünkü boşa harcayacak zamanımız yok. Hala birincil görev hedefini kesin olarak tanımlama sürecindeyiz.
Amaç spektral tiplere bakmaksa, en üstteki yıldızlar çok yakınlardaki K veya M yıldızlarını içerebilir, ancak amaç Güneş'e en çok benzeyen yıldızların 30'una bakmaksa, 18 Sco (bir güneş Takımyıldızı Akrep'te 14 parsekte ikiz, beta CVn (“tazı”) veya 51 Peg (“Pegasus”, uçan at) en iyi bahislerimiz olabilir.
AM: Sınıflandırmada yıldız adayları daha iyi tanımaya yardımcı olacak bir veya iki eksik veri parçası var mı?
MT: Şu anda, yüksek çözünürlüklü kızılötesi görüntüleme kesinlikle ihtiyacımız olan eksik veri parçasıdır. Bu yıldızların orada dönen gezegenleri tespit etmeyi zorlaştıracak tozlu enkaz diskleri olup olmadığını bilmemiz gerekir.
Güneş'in önemli miktarda zodyak tozu vardır, çünkü Jüpiter sürekli olarak asteroit kuşağını karıştırır ve asteroitler çarpıştıkça Güneş Sistemine toz eklerler.
Diğer yıldızların etrafındaki benzer bir toz seviyesi, gezegenleri görme şansımızı mahvetmeyebilir, ancak kesinlikle bunu minimumda tutmak istiyoruz.
AM: Karasal Gezegen Bulucu ve Darwin misyonlarını desteklemek için yıldız listesi için gelecek planlarınız neler?
MT: "Son" listemi, 18 ve 19 Kasım'da ABD Deniz Gözlemevi'nde TPF bilim çalışma grubuna henüz kendi listelerini oluşturan diğer kişilerle bir toplantı sırasında sunmadım.
Metodolojimi zaten gruba sundum, ancak şimdi bize enstrümanın kısıtlamalarını açıklayacak mühendislerle buluşacağız ve kriterlerini karşılamak için listeyi daha da hassaslaştırmamız gerekecek.
Kriterleri aşağıdaki gibi şeyleri içerecektir: Arka plan gezegenin istikrarı için bir endişe olmasa bile, birkaç saniye içinde bir refakatçi yıldızı olamaz, çünkü ekstra ışık görüş alanını kirletecektir; yaklaşık 6. büyüklükten daha sönük yıldızlara bakamayız; tüm yıl boyunca Güneş'ten en az ~ 60 derece uzakta yıldızlara bakabilir, vb.
AM: İlk yaşanabilir yıldız kataloğunuzu bu yılın Ağustos ayında yayınladınız ve bu sınıflandırmanın ikinci kısmı var. HabCat Bölüm II için ana planlar nelerdir?
MT: Jill Tarter ve ben yakın zamanda SETI hedef listesinde Aralık ayında Astrofizik Dergi Takviyelerinde yer alacak ikinci bir makale sunduk. Bu yazı, eski, yüksek metalik açık kümelerin, yıldız tipine bakılmaksızın en yakın 100 yıldızın ve Tycho Kataloğundan yaklaşık 250.000 ana dizi yıldızının bir listesini verir ve bunların her biri bir HabCat olduğunda Allen Teleskop Dizisi (ATA) tarafından gözlemlenir yıldız gözlemlememiz için uygun değil.
Birincil ATA ışını radyo gökbilimcileri tarafından işaret edilecek ve kendi hedeflerinin çok yüksek çözünürlüklü haritaları olacak, aynı zamanda SETI için HabCat yıldızlarını (veya Kağıt 2'deki listelerimizden yıldızları) gözlemleyeceğiz.
AM: Son olarak, görevler, Kepler ve TPF, anketlerinde belirli bir yıldız için sadece gaz devlerinin değil, daha büyük Dünya gezegenlerinin algılanmasını sağlayacak geliştirmeleri mi planlıyorlar?
MT: Evet. Kepler, gezegenin aslında yörüngede olduğu yıldızın önünden geçtiği ve geçici olarak yıldızın ışığını bloke ettiği “geçişler” için binlerce güneş benzeri yıldızı izleyerek bize karasal gezegenlerin ne kadar yaygın olduğuna dair bir işaret verecek.
Karasal Gezegen Bulucu bunu en yakın yıldızların etrafında dönen gezegenleri görüntüleyerek ve bu gezegenlerin spektrum alarak atmopherlere sahip olup olmadığını söyleyerek bunu takip edecektir.
Su, oksijen ve karbondioksit arayabiliriz ve eğer şanslıysak, eşzamanlı oksijen ve metan varlığı gibi bir bitki örtüsü imzası veya güçlü atmosferik dengesizlik şeklinde bazı doğrudan yaşam belirtileri bile görebiliriz. yeryüzündeki bitkilerin ve metanojen bakterilerin eşzamanlı varlığına).
Sıradaki ne
Diğer yıldızların etrafındaki karasal gezegenleri tespit etmek ve spektroskopik olarak karakterize etmek için herhangi bir görev, yararlı bir sonuçla çeşitli karasal gezegenleri tespit edebilecek şekilde tasarlanmalıdır. Bu tür görevler şu anda inceleniyor: Karasal Gezegen Bulucu (TPF), NASA ve Darwin, Avrupa Uzay Ajansı ESA. TPF / Darwin'in temel amacı biyologlara ve atmosfer kimyacılarına veri sağlamaktır.
TPF / Darwin kavramı, ekstrasolar gezegenlerin habitat için spektroskopik olarak taranabileceği varsayımına dayanmaktadır. Böyle bir varsayımın geçerli olabilmesi için aşağıdaki soruları cevaplamalıyız. Bir gezegeni yaşanabilir kılan nedir ve uzaktan nasıl incelenebilir? Biyotanın gezegensel atmosfer spektrumları üzerinde uygulayabileceği çeşitli etkiler nelerdir? Ne gibi yanlış pozitifler bekleyebiliriz? Olması muhtemel atmosferlerin evrimsel tarihleri nelerdir? Özellikle de yaşamın sağlam göstergeleri nelerdir?
TPF / Darwin, yaşanabilir bölgelerinde (“Dünya benzeri” gezegenler) karasal boyutta gezegenler içeren gezegen sistemleri için yakınlardaki yıldızları incelemelidir. Spektroskopi ile TPF / Darwin, bu gezegenlerin atmosfere sahip olup olmadığını belirlemeli ve yaşanabilir olup olmadıklarını belirlemelidir.
Kepler misyonunun da Ekim 2006'da güneş yörüngesine başlaması planlanıyor. Kepler, çok çeşitli yıldızların yaşanabilir bölgesi yakınındaki iç gezegenlerin sıklığını belirleme misyonu olarak planlanıyor. Kepler aynı anda galaktik “mahallemizde” 100.000 yıldızı gözlemleyecek ve her yıldızın etrafındaki “yaşanabilir bölge” içinde Dünya boyutunda veya daha büyük gezegenler arayacak - sıvı suyun var olabileceği çok sıcak olmayan, çok soğuk olmayan bölge bir gezegen.
NASA Ames'den Kepler baş araştırmacısı William Borucki, uzak bir yıldızın etrafında dönen Dünya çapında bir gezegeni tespit etmenin zorluğunu vurgulamak için Güneş'in diskini örtmek için 10.000 Dünya'nın gerektiğini belirtti. Bir NASA tahminde, Kepler'in, bulunanların çoğu Dünya'nın büyüklüğü ile ilgiliyse 50 karasal gezegen, çoğu Dünya'dan yüzde 30 daha büyükse 185 gezegen ve en çok Dünya'nın 2,2 katı ise 640 gezegen keşfetmesi gerektiğini söylüyor. Buna ek olarak, Kepler'in yıldızlarına yakın yaklaşık 900 dev gezegen ve ana yıldızlarından Jüpiter benzeri mesafelerde dönen yaklaşık 30 dev bulması bekleniyor.
Gaz devi gezegenlerin çoğu, yıldızlarına Jüpiter'in Güneş'ten çok daha yakın bir yörünge bulduğu için Borucki, dört ila altı yıllık görev sırasında Kepler'in yıldızlara oldukça yakın gezegenlerin büyük bir kısmını bulacağına inanıyor. Eğer bu doğruysa, “Binlerce gezegen bulmayı umuyoruz” diyor.
Bugünkü yöntemleri kullanarak, gökbilimciler 37 Gem yıldızının etrafında Dünya büyüklüğünde bir gezegen tespit etmeyi çok zor bulacaklardı. Bununla birlikte, geçmiş analizler bazı seçimleri reddetti. Örneğin, kendi Jüpiter veya Satürn gibi dev bir gezegen 37 Mücevher etrafında dönmez. Bu çalışmalar, Jüpiter'in kütlesinin onda biri ila 10 katı olan dev gezegenlerin 37 Gem'e yakın olmadığını (0.1 ila dört astronomik birim veya bir dünya-güneş mesafesi, AU'lar) bulunmadığını önerdi, ayrıca bkz. Cummings ve diğerleri, 1999) . Çok daha parlak yıldızlara yakın loş gezegenler bulmanın zorlukları nedeniyle, şimdiye kadar bulunan ekstrasolar gezegenlerin neredeyse tamamı kendi Jüpiter'imiz gibi - büyük, muhtemelen gazlı ve bir ana yıldıza yakın olmaları nedeniyle yaşam koşullarını barındırmayacak gibi görünüyor .
Ancak 37 Gem'in çevresindeki koşullar Venüs veya Dünya gibi daha küçük, iç gezegenleri destekleyebilir. Kimse bilmiyor. Sadece gelecekteki araştırmalar, bu tür Dünya benzeri gezegenleri bulabilecek enstrümantasyona sahip olacaktır.
Bununla birlikte, 37 Gem gibi yıldız modelleri, bir dünya-güneş mesafesi (1.12 AU) etrafında toplanan Dünya benzeri bir gezegen (sıvı su ile) için en az bir kararlı yörüngenin varlığını desteklemektedir. Böyle bir varsayılan gezegen, Güneş Sistemimizdeki Dünya ve Mars mesafeleri arasında yörüngeye dönecektir. Bu keşfedilmemiş gezegen, gelecekteki çalışmalarda tespit edilebiliyorsa, 450 günden fazla süren bir yıla veya yaklaşık 1.3 Dünya yılı civarında bir yörünge dönemine sahip olacaktı.
Dünyadaki oksijen üreten hayatın tutulması yaklaşık iki milyar yıl sürdüğünden, bundan çok daha genç olan yıldızlar, yaşamın herhangi bir karmaşık forma doğru evrimleşmesi için yeterli zamana sahip olamazdı. Dünyadaki yaşamın evrimi için gereken milyarlarca yıl göz önüne alındığında, bilim adamları, yaşamın daha kısa ömürlü bir güneş sisteminde bir şans olup olmayacağını sorgulayabilirler. Daha sıcak, daha büyük yıldızların her zaman hayatı barındırma olasılığı daha düşük olarak kabul edildi, ancak çok sıcak olacakları için değil. Gezegenler hala ılıman iklimlerin tadını çıkarabilir, Dünya Güneş'ten olduğundan daha uzak ve kendi ana yıldızından daha uzak yörüngelerde. Yaşanabilirliğin ilk problemi sıcaklık değil, zamanın biridir. Sıcak yıldızlar daha hızlı yanma eğilimindedir - belki de yaşamın orada gelişmesi için çok hızlıdır.
Orijinal Kaynak: Astrobiyoloji Dergisi
