Gerileme Perşembe: Dünyanın İkizi Dışarıda mı?
Resim kredisi: NASA/JPL-Caltech/T. Pil.
Bir sonraki ötegezegeni şimdiye kadarki en Dünya benzeri olarak lanse etmeden önce, bunun doğru olup olmadığını ve hatta bunun iyi bir şey olup olmadığını sorun.
Tek yumurta ikizlerinden hangisinin birbirine daha çok benzediğini merak ederek çok fazla zaman harcayabilirsiniz. - Robert Brault
Bu sabah, NASA Kepler misyonu duyurulduğunda dalgalar yapıldı. yeni bir ötegezegenin varlığı ve özellikleri: Kepler-452b . Bu gezegen, sayısız ilginç nedenden dolayı birçok kişi tarafından Dünya'ya en çok benzeyen gezegen olarak lanse edildi.
Resim kredisi: NASA/JPL-CalTech/R. Canını yakmak.
- Sıcaklık, kütle ve boyut olarak bizimkine çok benzeyen bir yıldızın yörüngesinde dönüyor: Neredeyse aynı parlaklığa ve aynı toplam ömre sahip bir G2 yıldızı.
- Güneş etrafındaki gezegenimizle hemen hemen aynı mesafede ve neredeyse aynı periyotta yörüngede döner: 365 yerine 385 gün.
Ayrıca birkaç küçük fark var:
- Yörüngesindeki yıldız daha evrimleşmiş Güneşimizden 1,5 milyar yıl daha yaşlı ve bu nedenle biraz (%20) daha parlak ve biraz (%10) daha sıcak.
- Gezegenin kendisi Dünyamızdan biraz daha büyük ve yarıçapı yaklaşık %60 daha büyük.
Kendi Güneş Sistemimize baktığınızda, bu son nokta çok önemli görünmeyebilir.
Resim kredisi: 1995–2009, Calvin J. Hamilton, aracılığıyla http://solarviews.com/eng/solarsys.htm .
Dünya ve Venüs arasındaki fark çok küçük: yarıçap olarak %10'dan az. Ama hızlandırmak için, Dünya ile Uranüs/Neptün arasındaki fark şudur: Kocaman : bu dünyalar bazıları dört kere Dünya'nın yarıçapı!
Yani %60 daha büyük bir şey gibi görünmeyebilir. Ancak bu dünya hala en büyük kayalık, Dünya benzeri dünya ile en küçük gazlı, dev benzeri dünya arasındadır. Bunun gerçekten önemli olup olmadığını bilmek istiyorsak - bu dünyanın önemli olup olmadığını bilmek istiyorsak tamamen Dünya benzeri olsun ya da olmasın - önce Dünya'nın ikizi olmanın ne anlama geldiğini keşfetmeli ve böyle bir nesnenin galaksimizde bile olması gerekip gerekmediğini sormalıyız.
Resim kredisi: NASA Ames / JPL-Caltech.
Kepler'den elde edilen en son sonuçlar, en düşükte Samanyolu'nun diskinde yaklaşık 17 milyar Dünya büyüklüğünde gezegen: en az bir Dünya boyutunda dünyaya sahip yıldızların en az yüzde birkaçı. Ancak gerçek bir dünya ölçeğinde olmak için Dünya boyutunda olmaktan çok daha fazlasını gerektirir. ikiz Yeryüzünün! Evet, son birkaç yılda ileriye doğru bazı şaşırtıcı adımlar attık, ancak buradaki nihai hedefi gözden kaçırmayalım: bir tür gezegeni barındıran başka bir gezegen bulmak. ileri yaşam .
İşte bu yüzden Dünya'nın ikizini arıyoruz: çünkü bizimkine benzer biyolojisi olan bir dünya bulmak istiyoruz. Çünkü tam olarak ne olduğumuzu ilk anladığımız andan beri kalbimizde aradığımız tek şeyi bilmek istiyoruz: yalnız olmadığımızı bilmek .
Resim kredisi: Münih'teki İnsan ve Doğa Müzesi / Wikimedia Commons kullanıcısı Ghedoghedo.
Bilimsel olarak bu, Dünya'da bildiklerimize benzer kimyasal temelli yaşam bulmak anlamına gelecek. 500 milyon yıl önceki Dünya'daki yaşama benzese bile, bu inanılmaz derecede ilginç olurdu! Bir sürü var diğer Burada, Dünya'da alıştığımız ve büyüttüğümüz kimyasal temelli türden daha yaşam için olasılıklar ve aslında bu tür aslında olabilir. daha yaygın Evrende bildiğimiz hayattan daha fazla.
Ancak tüm bunları bir kenara koysak bile, dışarıda başka bir Dünya bulmak - bizimki gibi bir yıldızın etrafında bizimki gibi bir gezegen - orada bizimki gibi bir yaşam bulmak için en iyi bahis olmayabilir.
Görüntü kredisi: Morgan-Keenan spektral sınıflandırması / Wikimedia Commons kullanıcısı LucasVB.
Güneşimiz 4.6 milyar yıllık G sınıfı bir yıldızdır. Yukarıdaki şemaya bakıp bunun bizi sıradan bir yıldız yaptığını düşünebilirsiniz, ancak işin aslı şu ki bizim yıldızımız, %95 oradaki tüm yıldızların! En uçtaki küçük kırmızı adamlar olan M-cüceler, her dört yıldızdan üçünün M-yıldız olduğu, Evrendeki açık ara en yaygın yıldız türüdür. Ek olarak, okyanuslarımız yaklaşık bir milyar yıl sonra kaynayacak, ancak M-yıldızları onlarca yıl boyunca sabit bir sıcaklıkta yanacak. trilyonlar yılların!
Resim kredisi: ESO / M. Kornmesser.
Kepler, yüzeylerindeki sıvı su için doğru yerlerde olmaları ve her şeyden çok Dünya benzeri olmak için doğru kütle ve büyüklükte olmaları açısından bu M-yıldızlarının çevresinde Dünya benzeri pek çok gezegen buldu. M-yıldızları daha sık alevlenmeler yaşayabilir ve gezegenlerinin yaşanabilir bölgelerine daha yakın olması gerekirken (gelgit kilitlemesini daha büyük bir olasılık ve alevlenmeleri daha tehlikeli hale getirir), ayrıca gezegenleri için daha az UV radyasyonu ve daha az UV radyasyonu ile daha kararlı ortamlar sunarlar. gezegenler arası/yıldızlararası uzayın rastgele şiddetine karşı daha fazla koruma ile.
Resim kredisi: Expedition 13 / ISS / NASA / Amerika Birleşik Devletleri Devlet İşleri.
Ama bu, bizi rotamızdan çok uzaklaştırabilecek bir konu; eğer Dünya'yı arıyorsak ikiz ya da bizimkine çok benzeyen bir yıldızın etrafında bizimkine çok benzeyen bir gezegen, hadi neye ihtiyacımız olacağını düşünelim. Ve bu düşüncelerin içinden geçerken, orada kaç tane Dünya ikizinin olması gerektiğine dair bir tahminde bulunalım.
Öncelikle, Güneş gibi bir yıldıza ihtiyacımız olacak. Bu, hem aynı sıcaklık hem de spektral sınıftan bir yıldız anlamına gelir, aynı zamanda kabaca aynı yaş.
Resim kredisi: Cincinnati Üniversitesi'ndeki Margaret Murray Hanson'dan alındı.
Hayatın gelişmesi ve ilginç bir şeye dönüşmesi zaman alır ve bu, en az milyarlarca yıllık bir yıldız sistemine ihtiyacımız olduğu anlamına gelir. Ama biz de bekleyemeyiz fazla çünkü yıldızlar yaşlandıkça, çekirdeğin hidrojeni helyuma dönüştüren bölgesi büyür, yani güç çıkışı (ve parlaklık ve dolayısıyla sıcaklık) artışlar . Sonunda, bir zamanlar yaşanabilir olan gezegenler (Dünya gibi) çok ısınacak, yüzey suyunu kalıcı olarak kaynatacak ve bildiğimiz yaşam sona erecek.
Resim kredisi: sanatçı Ron Miller http://www.black-cat-studios.com/ .
Diyelim ki 1-2 milyar yıllık bir penceremiz var ya da yıldızın ömrünün yaklaşık %10'u. Galaksimizde yaklaşık 200-400 milyar yıldız var ve bunların yaklaşık %7,6'sı G sınıfı veya Güneşimizle aynı tür yıldızlar. Güneşimiz daha doğru bir şekilde G2V yıldızı olarak sınıflandırılsa da, bu yine de tüm G sınıfı yıldızların yaklaşık %10'unun Güneşimizle aynı tür olduğu anlamına gelir.
Resim kredisi: NASA'nın Güneş Dinamikleri Gözlemevi.
Üst uçta bir tahminde bulunursanız, bu size %7,6'sı G sınıfı olan 400 milyar yıldız olduğunu, bunların yaklaşık %10'unun Güneş'imizle aynı alt sınıf olduğunu ve bunların yaklaşık %10'unun doğru olduğunu söylemelidir. ilginç bir hayata sahip olacak yaşta ya da yaklaşık 300 milyon yıldız adayı.
Peki, belki . Görüyorsun, bundan daha fazlasına ihtiyacımız var.
Resim kredisi: Nigel Sharp, NOAO / Kitt Peak / AURA / NSF'deki Ulusal Güneş Gözlemevi.
Bu, Güneş'in spektrumudur. Veya başka bir deyişle, gördüğünüz bu çizgiler, elementlerin periyot tablosundan gelen tüm farklı atomları - ve oranlarını - temsil ediyor. Güneşimizde bol miktarda bulunurlar ve çok özel oranlarda gelirler.
Gökbilimciler, Güneş'teki tüm kaynaşabilir malzemeye hidrojen veya helyum olmayan her şeyin miktarını verir. metaliklik . Dünya benzeri bir dünya istiyorsak, Güneş benzeri metalikliğe sahip bir yıldıza ihtiyacımız var.
Resim kredisi: Gunnar Larsson-Leander'ın çalışmasına dayanan Wikimedia Commons kullanıcısı Rursus.
Bu o kadar da kötü değil; Güneşimizle aynı zamanlarda oluşan yıldızların %25 kadarı Orta Düzey I yıldızlarıydı (bizim gibi) ve bunların çoğu (belki de bunların yaklaşık %15'i) Güneşimizle aynı metalliğe sahip , aşağıda yeşil renkle gösterilmiştir.
İmaj kredisi: Zeljko Ivezic/Washington Üniversitesi/SDSS-II İşbirliği.
Bu, galaksimizde, bizim yaptığımızla aynı tür ev yıldızına sahip, aynı bollukta ağır elementlere sahip, doğru zamanda oluşmuş yaklaşık 11 milyon yıldız olduğu anlamına gelir. abilir Dünya'nın yaptığı gibi kendi dünyalarında karmaşık bir yaşama sahipler. (Ve bu, dünyaların çoğunun daha fazla veya daha az metallerin yaşam olması Dünya'dan daha olası olabilir. Dediğim gibi, sırf bizim şartlarımızda oldu diye olumsuzluk koşullarımızın karmaşık yaşamın gerçekleşmesi için en uygun olduğu anlamına gelir!)
Peki bu 11 milyon güneş ikizinden kaçının yaşanabilir bölgelerinde Dünya ikizleri var?
Peki…
Resim kredisi: NASA / JPL-Caltech / T. Pyle.
Doğru element bolluğuna, doğru miktarda suya ve doğru yerde, doğru boyutta kayalık bir gezegen oluşturmalıyız. ikiz Yeryüzünün.
Bu sorunların hepsi birbiriyle ilişkilidir. Merkezi yıldız doğru element bolluğuna sahipse, oluşturduğu gezegenlerin Güneş Sistemimizle aynı yoğunluk-yarıçap ilişkisine sahip olması gerektiğini düşünürdünüz.
İmaj kredisi: Dimitar D. Sasselov, Nature 451, 29–31 (2008).
Ve sorun burada yatıyor. yapmıyoruz sahip olmak iç Güneş Sisteminde Dünya'dan daha büyük herhangi bir dünya ve bunun nedeni Güneş Sistemimizin nasıl oluştuğunun ayrıntıları . Tanıttığımız yeni, imrenilen ikiz mi? Dünya yarıçapının %160'ına sahiptir... ama Dünya'nın kütlesinin beş katı .
kayalık mı Kesinlikle… ama muhtemelen bir hidrojen ve helyum gazı zarfının altında kayalık bir yüzeye sahip, neredeyse kesinlikle sahip olduğu bir şey, farklı Toprak. En azından, şimdiye kadar ötegezegenler hakkında şu anda anladığımıza dayanarak, bu büyük olasılıkla doğrudur.
Yarıçap olarak Dünya'dan yaklaşık %20 daha büyük olduğunuzda, gezegeninizin yerçekimi tarafından tutulan Evrendeki en hafif gazlardan - hidrojen ve helyum - bir zarfa sahip olmanız çok muhtemeldir. hatta eğer iç Güneş Sistemindeyseniz. Kepler'den öğrendiğimiz şeylerden biri, yıldız sistemlerinin iç kısımlarında gaz devlerinin ve süper Dünyaların yaygın olduğudur. diğer yıldızlar; anomali biziz.
Bu, Kepler-452b'nin kayalık bir yüzeye sahip olmadığı anlamına gelmez. ufacık Etrafındaki hidrojen ve Helyum zarfı, belki hiç zarfı yoktur ve varsa bile, bu, yüzeyindeki sıvı suyu veya yaşamı engellemeyebilir.
Resim kredisi: (c) Lynette Cook. (Evet, bu bir sanat eseri!)
Ancak bunun, Dünya benzeri bir dünyadan çok Neptün benzeri bir dünyaya daha yakın olması da mümkündür. Bizden sadece %60 daha büyük olabilir ama beş kat daha büyük , yani bir zarfı tutmak için bolca yerçekimi var. Ve hala belirsiz olan çok şey varken, kelimenin tam anlamıyla inanılmaz bunu Dünya'nın ikizi olarak kabul etmek.
Resim kredisi: Leslie A. Rogers, (2015) aracılığıyla http://arxiv.org/pdf/1407.4457v2.pdf .
Gerçekçi olarak, tüm tahminleri yaptığımızda, Güneş benzeri yıldızların etrafında Dünya benzeri yörüngelerde bulunan, muhtemelen kırk bin ila belki yüz bin arasında gerçek Dünya benzeri gezegen var. Bu, Dünya benzeri bir yörüngeye sahip Güneş benzeri bir yıldızdır, ancak gezegen Dünya benzeri değildir; süper Dünya (veya mini Neptün) gibi.
Resim kredisi: Angie Wolfgang, Leslie A. Rogers ve Eric B. Ford (2015), aracılığıyla http://arxiv.org/pdf/1504.07557v1.pdf .
Üstelik, bu gezegenleri aramanın asıl amacı, Dünya benzeri yaşamı barındırabilecek dünyalar bulmaksa, M sınıfı yıldızların etrafındaki daha küçük, Dünya boyutundaki dünyalara bakmaktan daha iyiyiz: yıldızlarının yaşanabilir bölgelerinde. Bunun için en iyi bahis, Güneş benzeri yıldızların etrafında Dünya benzeri yörüngeler aramak değil, Dünya benzeri gezegenler aramaktır. doğru yörüngelerde yıldızlarının etrafında. Oraya böyle gideceğiz.
Resim kredisi: PHL @ UPR Arecibo, aracılığıyla http://phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog .
Tüm bunların anahtarı - ve çıkarmanız gereken nokta - Dünya'nın ikizini bulmanın lanse edilen kutsal kâse olmadığıdır. En çok arzuladığımız şeyi bulmak istiyorsak, bizimkiyle aynı sırlara sahip bir dünya bulmak istiyorsak, anahtar bir şey aramamaktır. birebir aynı ikiz, ya da en azından kendimizi tek yumurta ikizlerini aramakla sınırlamamak için. Bunun yerine, doğru koşulların tam takımını aramak ve tek yumurta ikizlerinde meydana gelse de, onları bulmak için en yaygın yer olmadığını anlamaktır.
Uzak, cüce benzeri kuzenlerimiz - olanlar Dünya gibisi yok - sonunda en değerli hayallerimizin anahtarlarını tutabilir.