نميل إلى التفكير في ظروفنا الأرضية كالمعتاد. عالم مائي ومعتدل يدور حول نجم أصفر مستقر. مكان استمرت فيه الحياة لما يقرب من 4 مليارات سنة. يكاد يكون من المحتم أننا عندما نفكر في أماكن أخرى يمكن أن تزدهر فيها الحياة ، فإننا نستخدم تجربتنا الخاصة كمعيار.
لكن هل ينبغي لنا ذلك؟
Our Sun هو نجم تسلسل رئيسي من النوع G بعمر حوالي 10 مليار سنة. يبلغ عمرها حوالي خمسة مليارات عام وقد عززت الحياة على الأرض منذ ما يقرب من 4 مليارات سنة. النجوم التسلسلية الرئيسية من النوع G ليست الأكثر وفرة ، كما أنها ليست الأطول عمراً. إنهم يشكلون حوالي 6٪ فقط من سكان درب التبانة النجمية ، ويعيشون فقط لحوالي 10 مليار سنة.
معظم النجوم في درب التبانة (حوالي 73٪) هي أقزام حمراء ، أو أقزام M. الأقزام M أكثر برودة من شمسنا ، ومناطقها الصالحة للسكن أصغر. لكنهم عاشوا لفترة أطول ، بأمر من الحجم. قد تجعلهم حياتهم الطويلة نجومًا مثالية للحياة لتزدهر حولها ، نظرًا للكواكب المناسبة. لكن الأقزام الحمراء يمكن أن تكون عرضة للإشعال المميت ، وقد لا يكون ناتج طاقتها الخطير مضيافًا للحياة كما نعرفها.
هناك نوع آخر من النجوم المضيفة بدأ الفلكيون باستدعاء نجوم المعتدل. هم أكثر وفرة من الشمس ، لقد عاشوا أطول من الشمس ، ولا ينبعثون إشعاعًا خطيرًا مثل الأقزام M.
يطلق عليهم الأقزام K ، والمعروفة أيضًا بالأقزام البرتقالية.
"تقع النجوم القزمة K في" البقعة الحلوة "، مع وجود خصائص وسيطة بين النجوم الشمسية الأكثر ندرة ، والأكثر سطوعًا ، ولكن قصيرة العمر (G stars) والعديد من النجوم القزمة الحمراء (M stars)".
إدوارد غينان ، جامعة فيلانوفا
يعيش الأقزام K ما بين 15 إلى 45 مليار سنة ، ويشكلون حوالي 13 ٪ من سكان درب التبانة ، ولا ينبعث منهم سوى ستة عشر إشعاعًا مميتًا مثل الأقزام M.
في عمل جديد قدم في الاجتماع 235 للجمعية الفلكية الأمريكية ، استخدم زوج من الباحثين تلسكوبات متعددة لمسح بعض الأقزام G و K في حي المجرة. هما إدوارد غينان وسكوت إنجل من جامعة فيلانوفا في بنسيلفاني. مشروعهم يسمى مشروع Goldiloks.
في بيان صحفي ، قال Guinan أن K-dwarf stars هي نجوم Goldilocks حقيقية. "تقع النجوم القزمة K في" البقعة الحلوة "، مع وجود خصائص وسيطة بين النجوم الشمسية الأكثر ندرة ، وأكثر إضاءة ، ولكن قصيرة العمر (G stars) والعديد من النجوم القزمة الحمراء (M stars). النجوم K ، وخاصة النجوم الأكثر دفئًا ، لديها الأفضل في جميع العوالم. إذا كنت تبحث عن كواكب صالحة للسكن ، فإن وفرة النجوم K تضخ فرصك في العثور على الحياة ".
في نصف قطر مائة سنة ضوئية من نظامنا الشمسي ، هناك حوالي ألف قزم K. هذه النجوم جاهزة للمراقبة. وعلى الرغم من أنهم أقل وفرة بكثير من الأقزام M ، يعتقد بعض علماء الفلك أننا يجب أن نحول تركيزنا إلى الأقزام K عندما يتعلق الأمر بالبحث عن الكواكب التي يمكن أن تكون صالحة للسكن.
الأقزام M هي مشكلة عندما يتعلق الأمر بالصلاحية مدى الحياة. إنها وفيرة وتستضيف الكثير من الكواكب الخارجية ، لكنها خطيرة. نظرًا لأنها صغيرة جدًا ، فإن منطقتها الصالحة للسكن قريبة جدًا.
وهذا يعني أن أي كواكب في المنطقة الصالحة للسكن ربما تكون مغلقة بشكل مؤقت ، مما قد يقلل من فرص الحياة. سيكون أحد الجانبين في الظلمة الدائمة ، والجانب الآخر في ضوء دائم. وهذا يخلق اختلافات شديدة في درجات الحرارة ، حيث يمكن للجانب المجمد تجميد الغازات الرئيسية خارج الغلاف الجوي ، مما يجعل عظم ضوء النهار جافًا وقاحلًا.
الأقزام M نشطة للغاية وغير مستقرة. غالبًا ما تكون النجوم متوهجة ، ويمكن أن ينتج ناتجها العنيف من الطاقة بسهولة إزالة الغلاف الجوي للكوكب في وقت مبكر جدًا من حياته ، وتدمير أي كائن حي حصل على موطئ قدم على الكوكب. يمكن لبعض هذه التوهجات مضاعفة سطوع النجم في غضون دقائق.
يمكن أن يكون للأقزام M أيضًا حقول مغناطيسية قوية للغاية قد تطغى على الغلاف المغناطيسي الواقي لأي كواكب تدور حولها. بحثت ورقة 2013 تأثير هذه الحقول المغناطيسية القوية على أي كواكب يمكن أن تكون صالحة للسكن. قالت تلك الدراسة ، "لتكون قادرة على الحفاظ على الغلاف المغناطيسي بحجم الأرض ، باستثناء حالات قليلة فقط ، فإن الكوكب الأرضي إما (1) تحتاج إلى مدار أبعد بكثير من الحدود التقليدية للمنطقة الصالحة للسكن ؛ وإلا ، (2) إذا كانت تدور في المنطقة الصالحة للسكن ، فستتطلب على الأقل مجالًا مغناطيسيًا يتراوح من بضعة G <Gauss> إلى بضعة آلاف G. " هذا بالمقارنة مع الغلاف المغناطيسي للأرض وهو غاوس واحد.
إن المجالات المغناطيسية القوية لـ M-dwarfs بالإضافة إلى إحراقها تجعلها شبه سامة للحياة. وعلى الرغم من أن هذا المجال المغناطيسي القوي المشتعل يمكن أن يستقر لاحقًا في حياة القزم M ، فإنه بحلول ذلك الوقت كانت الكواكب في المنطقة الصالحة للسكن قد فقدت بالفعل غلافها الجوي.
قال غينان: "لم نعد متفائلين بعد الآن بشأن فرص العثور على حياة متقدمة حول العديد من نجوم M".
الأقزام K مختلفة.
لا يعاني الأقزام الكوريون من نفس ناتج حرق الطاقة والفوضى التي يعاني منها الأقزام M. كما أنها تفتقر إلى نفس المجالات المغناطيسية الشديدة ، المسؤولة عن الكثير من الأقزام من الطبيعة غير المضيافة. وفقًا لأبحاث غينان ، فإن أقزام K لا ينبعث منها سوى 1/100 من أشعة X القاتلة مثل بعض الأقزام M.
قام مشروع Goldiloks بقياس العمر ومعدل الدوران ومخرجات الأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء البعيدة لعينة من النجوم G و K الرائعة. إنهم يستخدمون مرصد تشاندرا للأشعة السينية والقمر الصناعي XMM-Newton في المشروع ، لكنهم يعتمدون بشكل كبير على تلسكوب هابل الفضائي. هابل حساس للغاية للأشعة فوق البنفسجية القادمة من الهيدروجين ، واستخدموا تلك الحساسية لتقييم الإشعاع القادم من 20 قزمًا ك.
قال غينان: "هابل هو التلسكوب الوحيد الذي يمكنه القيام بهذا النوع من المراقبة".
وجد Guinan و Engle أن مستويات الإشعاع حول النجوم K كانت أقل ضررًا بكثير من الأقزام M. تتمتع النجوم K أيضًا بعمر أطول وبالتالي الهجرة البطيئة للمنطقة الصالحة للسكن. وهذا يجعل الأقزام K مكانًا مثاليًا للبحث عن الحياة ، وستتيح هذه النجوم وقتًا للحياة المتطورة للغاية للتطور على كواكب مناسبة. على مدار عمر الشمس بأكمله - 10 مليار سنة - تزيد النجوم K من سطوعها بحوالي 10-15٪ ، مما يمنح التطور البيولوجي فترة زمنية أطول لتطوير أشكال الحياة المتقدمة مقارنة بالأرض.
نحن نعرف بالفعل بعض الأقزام الكوريين الذين يستضيفون الكواكب الخارجية ، وبعضها الآخر قد يستضيفهم ، لكننا غير متأكدين من ذلك. نظر Guinan و Engle إلى ثلاثة أهداف مثيرة للاهتمام بشكل خاص: Epsilon Eridani و Kepler-442 و Tau Ceti.
"Kepler-442 جدير بالملاحظة في أن هذا النجم (التصنيف الطيفي ، K5) يستضيف ما يعتبر واحدًا من أفضل الكواكب Goldilocks ، Kepler-442b ، كوكب صخري يزيد قليلاً عن ضعف كتلة الأرض. لذا فإن نظام كبلر 442 هو كوكب المعتدل الذي يستضيفه نجم المعتدل! " قال غينان.
قضى غينان وإنجل 30 عامًا في مراقبة أنواع مختلفة من النجوم. لقد حددوا العلاقات بين نوع النجم ودوره وعمره والأشعة السينية وانبعاثات الأشعة فوق البنفسجية. هذه البيانات هي أساس عملهم حول كيفية تأثير الإشعاع عالي الطاقة للنجم على الغلاف الجوي لكوكب الأرض وآفاق الحياة.
أكثر:
- بيان صحفي: نجوم المعتدل هي أفضل الأماكن للبحث عن الحياة
- ورقة بحثية لعام 2013: آثار المجالات المغناطيسية القزمة M على الكواكب التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن
