Znaleźliśmy obecnie 867 różnych egzoplanet, ale musimy jeszcze zdecydowanie ustalić, czy któraś z nich żyje. Podczas gdy tlen jest stosunkowo obfity we Wszechświecie, znalezienie go w atmosferze odległej planety może wskazywać na jego zdolność do zamieszkania, ponieważ jego obecność - w dużych ilościach - sygnalizowałaby prawdopodobną obecność życia.
Ale gdzie najpierw szukać? Nowe badanie wykazało, że możemy wykryć tlen w atmosferze planety nadającej się do zamieszkania krążącej wokół białego karła - gwiazdy, która umiera - o wiele łatwiej niż w przypadku planety podobnej do Ziemi krążącej wokół gwiazdy podobnej do Słońca.
„W poszukiwaniu pozaziemskich podpisów biologicznych pierwszymi gwiazdami, które badamy, powinny być białe karły” - powiedział Avi Loeb, teoretyk z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i dyrektor Instytutu Teorii i Obliczeń.
Loeb i jego kolega Dan Maoz z Uniwersytetu w Tel Awiwie szacują, że badanie 500 najbliższych białych karłów może wykryć jedną lub więcej zamieszkałych Ziemi.
Biały karzeł jest tym, czym stają się gwiazdy takie jak Słońce po wyczerpaniu paliwa jądrowego. Odpycha zewnętrzne warstwy, pozostawiając gorący rdzeń, który może być wielkości Ziemi. Z czasem powoli się ochładza i zanika, ale może utrzymywać ciepło wystarczająco długo, aby ogrzać pobliski świat przez miliardy lat.
Obecnie większość planet, które znaleźliśmy, krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej, ponieważ astronomowie znajdują planety za pomocą astrometrii pod wpływem grawitacji, jaki planeta wywiera na gwiazdę, powodując jej nieznaczne wahanie. Ogromne planety blisko gwiazdy mają największy efekt i dlatego są najłatwiejsze do wykrycia.
Za pomocą fotometrii astronomowie widzą spadek ilości światła emitowanego przez gwiazdę, gdy planeta przechodzi przed gwiazdą. Ponieważ biały karzeł jest mniej więcej tego samego rozmiaru co Ziemia, planeta wielkości Ziemi zablokowałaby dużą część swojego światła i dałaby oczywisty sygnał. Fotometria lub metoda tranzytowa okazała się najlepszym sposobem na znalezienie egzoplanet.
Biały karzeł jest znacznie mniejszy i słabszy od Słońca, a planeta musiałaby znajdować się znacznie bliżej, aby mogła nadawać się do zamieszkania z ciekłą wodą na swojej powierzchni, dzięki czemu łatwiej byłoby wykryć planety wokół gwiazdy białego karła. Nadająca się do zamieszkania planeta krąży wokół białego karła co 10 godzin w odległości około miliona mil.
Co ważniejsze, możemy badać jedynie atmosferę przelatujących planet. Kiedy światło białego karła świeci przez pierścień powietrza otaczający sylwetkowy dysk planety, atmosfera pochłania trochę światła gwiazd. Pozostawia to chemiczne odciski palców wskazujące, czy to powietrze zawiera parę wodną, a nawet ślady życia, takie jak tlen.
Ale jest zastrzeżenie: zanim gwiazda stanie się białym karłem, puchnie w czerwonego giganta, pochłaniając i niszcząc pobliskie planety. Dlatego planeta musiałaby przybyć do strefy zamieszkałej po tym, jak gwiazda ewoluuje w białego karła. Albo migrowałby w kierunku gwiazdy z bardziej odległej orbity, albo byłby nową planetą utworzoną z resztek pyłu i gazu.
Jednak musimy jeszcze znaleźć egzoplanetę wokół białego karła, chociaż Loeb i Moaz twierdzą, że ilość ciężkich pierwiastków na powierzchni białych karłów sugeruje, że znaczna ich część ma skaliste planety.
Potrzebujemy lepszego oka na niebie, aby znaleźć planety wokół białych karłów, powiedzmy Loeb i Maoz, a Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), który ma zostać wystrzelony pod koniec tej dekady, obiecuje wywęszyć gazy z tych obcych światów .
Loeb i Maoz stworzyli spektrum syntetyczne, odtwarzając to, co zobaczyłby JWST, gdyby zbadał planetę nadającą się do zamieszkania krążącą wokół białego karła. Odkryli, że zarówno tlen, jak i para wodna byłyby wykrywalne przy zaledwie kilku godzinach całkowitego czasu obserwacji.
„JWST daje najlepszą nadzieję na znalezienie zamieszkanej planety w najbliższej przyszłości”, powiedział Maoz.
Ostatnie badania astronomów CfA, Courtney Dressing i Davida Charbonneau, wykazały, że najbliższa zamieszkana planeta prawdopodobnie będzie krążyć wokół gwiazdy czerwonego karła (chłodnej gwiazdy o niskiej masie przechodzącej fuzję jądrową). Ponieważ czerwony karzeł, choć mniejszy i słabszy od Słońca, jest znacznie większy i jaśniejszy niż biały karzeł, jego blask pokonałby słaby sygnał z atmosfery planety na orbicie. JWST musiałby obserwować setki godzin tranzytów, aby mieć nadzieję na analizę składu atmosfery.
„Chociaż najbliższa zamieszkała planeta może krążyć wokół gwiazdy czerwonego karła, najbliższa, z którą możemy łatwo dowieźć życie, może krążyć wokół białego karła”, powiedział Loeb.
Przeczytaj ich artykuł tutaj.
Źródło: CfA
