Paradoks czerwonego nieba sprawi, że będziesz się zastanawiać nad naszym miejscem we wszechświecie

Na wielką kosmiczną skalę nasz mały zakątek wszechświata nie jest taki wyjątkowy – ta idea leży u podstaw zasada kopernikańska. Jest jednak jeden główny aspekt naszej planety, który jest naprawdę dziwny: nasze słońce jest żółtym karłem.

Ponieważ nasza gwiazda jest tym, co znamy tak blisko, kuszące byłoby założenie, że żółte i białe karły (karły FGK) są powszechne w innych częściach Wszechświata. Jednak daleko mu do najliczniejszych gwiazd w galaktyce. To szczególne pióro należy do osłony innego rodzaju gwiazdy – czerwonych karłów (m karłów).

Czerwone karły nie tylko zmyślają ten sam los 75 procent Ze wszystkich gwiazd Drogi Mlecznej jest najzimniejsza i najdłużej żyjąca niż gwiazdy takie jak Słońce. Dużo dłuższe życie.

Spodziewamy się, że nasze słońce będzie żyło około 10 miliardów lat; Oczekuje się, że czerwone karły będą żyć tryliony. Tak długo, że żaden z nich nie osiągnął jeszcze końca życia sekwencji głównej w ciągu całego 13,4 miliarda lat temu wielka eksplozja.

Ponieważ czerwone karły są tak liczne i stabilne, i ponieważ nie powinniśmy automatycznie uważać się za kosmologicznie wyjątkowych, fakt, że nie krążymy wokół czerwonego karła, powinien być nieco zaskakujący. Jednak oto jesteśmy, kręcąc się wokół niezwykłego żółtego karła.

to jest, Według gazety Według astronoma Davida Kippinga z Columbia University jest to paradoks czerwonego nieba – następstwo Paradoks Fermiego, co dziwi, dlaczego nie znaleźliśmy jeszcze żadnych innych form inteligentnego życia w wielkim, rozległym wszechświecie.

„Rozwiązanie tego paradoksu” on pisze„ujawni wskazówki dotyczące przyszłych eksperymentów z teledetekcją życia i ograniczeń życia we wszechświecie”.

Artystyczna wizja układu planetarnego krążącego wokół czerwonego karła TRAPPIST-1. (Mark Garlick/Naukowa biblioteka zdjęć/Getty Images)

Gwiazdy czerwonego karła to atrakcyjna okazja do poszukiwania życia pozaziemskiego. Nie palą się tak gorąco, jak gwiazdy podobne do Słońca, co oznacza, że ​​wszelkie krążące wokół nich egzoplanety musiałyby znajdować się bliżej, aby osiągnąć możliwe do zamieszkania temperatury. To z kolei może ułatwić znalezienie i zbadanie którejkolwiek z tych egzoplanet, ponieważ krążą one wokół swoich gwiazd częściej niż Ziemia krąży wokół Słońca.

W rzeczywistości astronomowie znaleźli sporo skalistych egzoplanet – takich jak Ziemia, Wenus i Mars Okrąża czerwone karły w tej nadającej się do zamieszkania strefie. Niektóre są stosunkowo blisko. To zdumiewające i z pewnością wygląda na to, że czerwone karły muszą gdzieś przynajmniej żyć, dlatego astrobiolodzy prowadzą badania.

W swoim artykule Kipping przedstawia cztery decyzje paradoksu czerwonego nieba.

Pierwsza decyzja: nadzwyczajny wynik

Po pierwsze, cóż, jesteśmy po prostu dziwną, dziwną piłką. Jeśli tempo pojawiania się życia wokół obu typów gwiazd jest podobne, Ziemia jest daleko, a nasze pojawienie się wokół Słońca było przypadkowe, jeden na 100.

Stworzy to napięcie z Zasadą Kopernikańską, która mówi, że we wszechświecie nie ma wyraźnych obserwatorów i że nasze miejsce w nim jest bardzo naturalne. Dla nas bycie ekstremistami może sugerować, że nasze miejsce jest… Nie Bardzo naturalny.

Ta odpowiedź nie jest niemożliwa, ale nie jest to szczególnie satysfakcjonująca odpowiedź. Pozostałe trzy decyzje dostarczają odpowiedzi, które są nie tylko bardziej satysfakcjonujące, ale wręcz mogą być testowalne.

Rozwiązanie 2: Zapobieganie życiu pod czerwonym niebem

Zgodnie z tą decyzją Kipping twierdzi, że żółte karły są bardziej zdatne do zamieszkania niż czerwone karły, w wyniku czego życie wokół czerwonych karłów pojawia się znacznie mniej – około 100 razy mniej. Istnieje wiele teoretycznych dowodów na poparcie tego pomysłu. Na przykład czerwone karły wydają się być hałaśliwe, wykazują dużą aktywność świecącą i nie mają planet podobnych do Jowisza.

Wiele prac teoretycznych kwestionowało wiarygodność złożonego życia na karłach typu M, z obawami dotyczącymi zatrzymania pływowego i kolapsu atmosferycznego, zwiększonej podatności na skutki aktywności gwiazd, wydłużonych pierwotnych faz poprzedzających i braku potencjalnych korzyści. Jowiszkumple wielkości” Kipping Książki.

„Na tej podstawie istnieje dobre teoretyczne rozumowanie na poparcie drugiej decyzji, chociaż utrzymujemy, że pozostaje ona niezrealizowana w kategoriach obserwacji”.

Wizja artysty przedstawiająca czerwonego karła uwalniającego potężny blask. (Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA/S. Wesinger)

Trzecia decyzja: rozbite okno na złożone życie

Argumentem tutaj jest to, że życie po prostu nie miało wystarczająco dużo czasu, aby pojawić się wokół czerwonych karłów.

Może się to wydawać sprzeczne z intuicją, ale ma to związek z przedpierwotną sekwencją życia gwiazdy, zanim zaczęła ona łączyć wodór. W tym przypadku gwiazda pali się goręcej i jaśniej; W przypadku czerwonych karłów trwają około miliarda lat. W tym czasie na wszystkich potencjalnie nadających się do zamieszkania światach może wystąpić ciągły efekt cieplarniany.

Może to oznaczać, że okno na pojawienie się złożonej biologii na planetach skalistych na białych i żółtych karłach jest znacznie dłuższe niż na czerwonych karłach.

Czwarte postanowienie: rzadkość słabych czerwonych kropek

Wreszcie, chociaż około 16 procent czerwonych karłów z egzoplanetami znajduje się na liście planet skalistych w strefie nadającej się do zamieszkania, światy te prawdopodobnie nie są tak powszechne, jak sądziliśmy. Nasze badania obejmują najbardziej masywne czerwone karły, ponieważ są one najjaśniejsze i najłatwiejsze do zbadania; Ale co by było, gdyby obce planety, o których wiemy stosunkowo niewiele, nie miały skalistych egzoplanet w strefie nadającej się do zamieszkania?

Ponieważ czerwone karły o małej masie są w rzeczywistości najliczniejsze, może to oznaczać, że skaliste egzoplanety w strefie nadającej się do zamieszkania są sto razy mniej powszechne wokół czerwonych karłów niż żółte karły.

„W tym przypadku inteligentne życie jest rzadkie we wszechświecie i rozprzestrzenia się globalnie między karłami M i FGK, ale światy nadające się do zamieszkania są co najmniej dwa rzędy wielkości mniej powszechne wokół karłów M niż FGK” Kipping Książki.

„Różnica dwóch rzędów wielkości to znacząca różnica, która sprawia, że ​​jest to szczególnie interesująca interpretacja. Wymaga to, aby ogromna większość znanych planet o rozmiarach Ziemi io umiarkowanym klimacie wokół karłów typu M była nieco niegościnna do życia, lub aby późny typ rzadko gościł karły typu M. (mała masa końcowa) światy nadające się do zamieszkania.

Artystyczna wizja nadającego się do zamieszkania świata krążącego wokół czerwonego karła Proxima Centauri. (Mark Garlick/Naukowa biblioteka zdjęć/Getty Images)

Możliwe nawet, że odpowiedź kryje się w wielu z tych decyzji, przez co wpływ na jakikolwiek obszar byłby mniej jasny. Być może wkrótce będziemy mogli otrzymać potwierdzenie. Wraz z poprawą naszej technologii, na przykład, będziemy mogli lepiej widzieć czerwone karły o mniejszej masie i szukać planet na orbicie wokół nich.

Zrobiwszy to, jeśli znajdziemy skaliste egzoplanety, możemy bliżej przyjrzeć się ich potencjalnej możliwości zamieszkania, określić, czy krążą w strefie nadającej się do zamieszkania i czy życie tam zostało utrudnione przez procesy gwiezdne.

„wreszcie,” Kipping Książki„Rozwiązanie paradoksu czerwonego nieba ma kluczowe znaczenie dla astrobiologii i SETI, z uwzględnieniem gwiazd, którym poświęcamy nasze zasoby, a także stawia fundamentalne pytanie o naturę i granice życia we wszechświecie. „

Wyszukiwanie zostało opublikowane w PNAS.