Güneş Sistemimiz dışındaki dünya dışı yaşam arayışı, şu anda Güneş'e benzer yıldızların etrafındaki dünya dışı sistemlerin “yaşanabilir bölgeleri” içindeki dünya dışı gezegenlere odaklanmaktadır. Diğer yıldızların etrafında Dünya benzeri gezegenler bulmak, NASA'nın Kepler Misyonunun ana hedefidir.
Bir yıldızın etrafındaki yaşanabilir bölge (HZ), yeterince yoğun bir atmosfer göz önüne alındığında, karasal bir gezegenin yüzeyinde sıvı suyun bulunabileceği mesafeler aralığı olarak tanımlanır. Karasal gezegenler genellikle kayalık olarak tanımlanır ve Dünya'ya benzer boyut ve kütle olarak benzer. Farklı çaplarda, parlaklık ve sıcaklıktaki yıldızların etrafında yaşanabilir bölgelerin bir görselleştirmesi burada gösterilmiştir. Kırmızı bölge çok sıcak, mavi bölge çok soğuk, ancak yeşil bölge sıvı su için doğru. Bu şekilde tarif edilebildiğinden, HZ aynı zamanda Goldilocks Bölgesi.
Normalde, diğer yıldızların etrafındaki gezegenleri, gezegenlerin geri çekilmesinin tek bir yıldızın etrafında döndüğü güneş sistemimize benzer olduğunu düşünüyoruz. Teorik olarak mümkün olmasına rağmen, bilim adamları gezegenlerin yıldız çiftleri veya çoklu yıldız sistemleri arasında bulunup bulunmayacağını tartıştılar. Daha sonra, Eylül 2011'de NASA’nın Kepler misyonundaki araştırmacılar, Star Wars’ın kurgusal Tatooine gibi bir çift yıldızın etrafında dönen soğuk, gazlı, Satürn büyüklüğünde bir gezegen olan Kepler-16b'yi keşfettiğini açıkladılar.
Bu hafta gezegenler üzerinde çalışan genç silahlardan biri olan Billy Quarles ile röportaj yapma şansım oldu. Pazartesi ve Billy, ortak yazarları, profesör Zdzislaw Musielak ve doçent Manfred Cuntz, Austin, Teksas'taki AAS toplantısında Kepler 16'nın yaşanabilir bölgeleri ve diğer çembersel yıldız sistemleri içinde Dünya benzeri gezegenlerin olasılığı hakkındaki bulgularını sundular. .
Billy, “Yaşanabilir bölgeyi tanımlamak için belirli bir mesafedeki bir cisim üzerinde meydana gelen akı miktarını hesaplıyoruz” diye açıkladı. “Farklı atmosferlere sahip farklı gezegenlerin ısıyı farklı tutacağını da dikkate aldık. Sera etkisi gerçekten zayıf olan bir gezegen yıldızlara daha yakın olabilir. Çok daha güçlü bir sera etkisi olan bir gezegen için yaşanabilir bölge daha da dışarıda olacak. ”
“Özel çalışmamızda, iki yıldızın etrafında dönen bir gezegenimiz var. Yıldızlardan biri diğerinden çok daha parlak. Çok daha parlak, daha küçük sönük arkadaş yıldızdan gelen akıları tamamen görmezden geldik. Dolayısıyla bu durumda yaşanabilir bölge tanımımız muhafazakar bir tahmindir. ”
Quarles ve meslektaşları, Kepler 16 HZ içindeki gezegensel yörüngelerin uzun vadeli istikrarı üzerine kapsamlı sayısal çalışmalar yaptılar. Quarles, “Gezegensel yörüngenin istikrarı, ikili yıldızlardan uzaklığa bağlıdır” dedi. “Ne kadar ileri giderse, o kadar kararlı olma eğilimindedirler, çünkü ikincil yıldızdan daha az bozulma vardır.”
Kepler 16 sistemi için, birincil yıldızın etrafındaki gezegen yörüngeleri sadece 0.0675 AU'ya (astronomik birimler) kadar kararlıdır. Billy, kaçak sera etkisinin devraldığı yaşama kabiliyetinin iç sınırının içinde. Tüm bunlar, çiftin birincil yıldızı etrafında yakın yörüngede yaşanabilir gezegenlerin olasılığını ortadan kaldırıyor. Buldukları şey, Goldilocks Bölgesi'ndeki yörüngelerin, Kepler 16’nın düşük kütleli yıldızlarının bir çiftinin etrafında, bir milyon yıl veya daha fazla zaman ölçeğinde sabit kalması ve yaşamın bu HZ içindeki bir gezegende evrimleşme olasılığı sağlamasıydı.
Kepler 16b’nin kabaca dairesel yörüngesi, yıldızlardan yaklaşık 65 milyon mil, bu yaşanabilir bölgenin dış kenarında. Bir gaz devi olan 16b, yaşanabilir bir karasal gezegen değildir. Ancak, Dünya benzeri bir ay, Goldilocks Ay, bu gezegenin etrafındaki yörüngede, Dünya benzeri bir atmosferi tutacak kadar büyük olsaydı hayatı sürdürebilirdi. Quarles, “Kepler-16b çevresindeki yörüngede yaşanabilir bir egemenliğin mümkün olduğunu belirledik” dedi.
Quarles'a yıldız evriminin bu Goldilocks Bölgelerini nasıl etkilediğini sordum. Bana, “Bir sistemin ömrü boyunca göz önünde bulundurulması gereken birkaç şey var. Bunlardan biri yıldızın zaman içinde nasıl geliştiğidir. Çoğu durumda yaşanabilir bölge yakından başlar ve sonra yavaşça dışarı doğru sürüklenir. ”
Bir yıldızın ana dizi ömrü boyunca, hidrojenin nükleer yanması çekirdeğinde helyum oluşturur ve basınç ve sıcaklıkta bir artışa neden olur. Bu, daha büyük ve metalikliği daha düşük olan yıldızlarda daha hızlı gerçekleşir. Bu değişiklikler yıldızın dış bölgelerini etkiler, bu da parlaklık ve etkili sıcaklıkta sürekli bir artışa neden olur. Yıldız daha parlak hale gelir ve HZ'nin dışarı doğru hareket etmesine neden olur. Bu hareket, bir yıldızın ana dizisi ömrünün başlangıcında HZ içindeki bir gezegenin çok ısınmasına ve nihayetinde yaşanılmaz hale gelmesine neden olabilir. Benzer şekilde, başlangıçta HZ'nin dışındaki dayanılmaz bir gezegen çözülebilir ve yaşamın başlamasını sağlayabilir.
Baş yazarı Quarles, “Çalışmamız için yıldız evrim bölümünü görmezden geldik” dedi. “Modellerimizi, yıldızın yaşam döngüsünün o bölümü için yaşanabilir bölgenin nerede olduğunu görmek için bir milyon yıl boyunca çalıştırdık.”
Yıldızından doğru mesafede olmak, bir gezegenin yaşanabilir olması için gerekli koşullardan sadece biridir. Bir gezegendeki yaşanabilir koşullar çeşitli jeofizik ve jeokimyasal koşulları gerektirir. Birçok faktör yaşanabilirliği önleyebilir veya engelleyebilir. Örneğin, gezegen sudan yoksun olabilir, yerçekimi yoğun bir atmosferi korumak için çok zayıf olabilir, büyük etkilerin oranı çok yüksek olabilir veya yaşam için gerekli minimum bileşenler (hala tartışmaya açık olabilir) olmayabilir.
Bir şey açık. Bildiğimiz gibi yaşamın tüm gereksinimlerine rağmen, diğer yıldızların etrafında bol miktarda gezegen var gibi görünüyor ve büyük olasılıkla, Goldilocks Moons galaksimizdeki yıldızların yaşanabilir bölgeleri içinde dönen gezegenlerin etrafında, başka bir Güneş'in etrafında bir gezegenin veya ayın atmosferindeki yaşamın imzasını tespit eden şimdi sadece bir zaman meselesi gibi görünüyor.
