Αυτήν τη στιγμή έχουμε βρει 867 διαφορετικούς εξωπλανήτες, αλλά δεν έχουμε ακόμη προσδιορίσει με βεβαιότητα εάν ένας από αυτούς φιλοξενεί ζωή. Πώς θα κάνουν οι αστρονόμοι αυτόν τον προσδιορισμό; Θα εξετάσουν πράγματα όπως η σύνθεσή του, οι τροχιακές ιδιότητες, η ατμόσφαιρα και οι πιθανές χημικές αλληλεπιδράσεις. Ενώ το οξυγόνο είναι σχετικά άφθονο στο Σύμπαν, η εύρεση του στην ατμόσφαιρα ενός απομακρυσμένου πλανήτη θα μπορούσε να υποδηλώνει την κατοικησιμότητα του, επειδή η παρουσία του - σε μεγάλες ποσότητες - θα σήμαινε την πιθανή παρουσία ζωής.
Αλλά πού να κοιτάξουμε πρώτα; Μια νέα μελέτη διαπιστώνει ότι θα μπορούσαμε να ανιχνεύσουμε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα ενός κατοικήσιμου πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από έναν λευκό νάνο -ένα αστέρι που βρίσκεται σε διαδικασία θανάτου- πολύ πιο εύκολα από ό,τι για έναν πλανήτη σαν τη Γη που περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με τον Ήλιο.
«Στην αναζήτηση εξωγήινων βιολογικών υπογραφών, τα πρώτα αστέρια που μελετάμε θα πρέπει να είναι λευκοί νάνοι», δήλωσε ο Avi Loeb, θεωρητικός στο Κέντρο Αστροφυσικής του Harvard-Smithsonian (CfA) και διευθυντής του Ινστιτούτου Θεωρίας και Υπολογισμού.
Ο Loeb και ο συνάδελφός του Dan Maoz από το Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ εκτιμούν ότι μια έρευνα των 500 πλησιέστερων λευκών νάνων θα μπορούσε να εντοπίσει μία ή περισσότερες κατοικήσιμες Γη.
Πιθανοί κατοικήσιμοι εξωπλανήτες, από τις 18 Φεβρουαρίου 2013. Credit: The Planetary Habitability Labratory στο UPR/Arecibo.
Ένας λευκός νάνος είναι αυτό που γίνονται αστέρια όπως ο Ήλιος αφού έχουν εξαντλήσει το πυρηνικό τους καύσιμο. Ξεφυσάει τα εξωτερικά του στρώματα, αφήνοντας πίσω του έναν θερμό πυρήνα που μπορεί να είναι περίπου στο μέγεθος της Γης. Ψύχεται σιγά σιγά και ξεθωριάζει με την πάροδο του χρόνου, αλλά μπορεί να διατηρήσει τη θερμότητα αρκετά για να θερμάνει έναν κοντινό κόσμο για δισεκατομμύρια χρόνια.
Επί του παρόντος, οι περισσότεροι πλανήτες που έχουμε βρει κινούνται σε τροχιά κοντά στο μητρικό τους αστέρι, αφού οι αστρονόμοι βρίσκουν πλανήτες χρησιμοποιώντας αστρομετρία από τη βαρυτική επιρροή που έχει ο πλανήτης στο αστέρι, με αποτέλεσμα να ταλαντεύεται τόσο ελαφρά. Οι τεράστιοι πλανήτες κοντά στο αστέρι έχουν τη μεγαλύτερη επίδραση και έτσι είναι και οι πιο εύκολοι να εντοπιστούν.
Χρησιμοποιώντας τη φωτομετρία, οι αστρονόμοι βλέπουν μια βουτιά στην ποσότητα φωτός που εκπέμπει ένα αστέρι όταν ένας πλανήτης περνά μπροστά από το αστέρι. Δεδομένου ότι ένας λευκός νάνος έχει περίπου το ίδιο μέγεθος με τη Γη, ένας πλανήτης στο μέγεθος της Γης θα εμπόδιζε ένα μεγάλο κλάσμα του φωτός του και θα δημιουργούσε ένα προφανές σήμα. Η φωτομετρία, ή η μέθοδος διέλευσης, έχει αποδείξει τον καλύτερο τρόπο εύρεσης εξωπλανητών.
Ένας λευκός νάνος είναι πολύ μικρότερος και πιο αμυδρός από τον Ήλιο και ένας πλανήτης θα πρέπει να είναι πολύ πιο κοντά για να είναι κατοικήσιμος με υγρό νερό στην επιφάνειά του, έτσι ώστε οι πλανήτες γύρω από ένα λευκό άστρο νάνος ευκολότερος να ανιχνευθούν. Ένας κατοικήσιμος πλανήτης θα έκανε έναν κύκλο γύρω από τον λευκό νάνο μία φορά κάθε 10 ώρες σε απόσταση περίπου ενός εκατομμυρίου μιλίων.
Το πιο σημαντικό, μπορούμε να μελετήσουμε μόνο τις ατμόσφαιρες των διερχόμενων πλανητών. Όταν το φως του λευκού νάνου λάμπει μέσω του δακτυλίου αέρα που περιβάλλει τον σιλουέτα δίσκο του πλανήτη, η ατμόσφαιρα απορροφά λίγο φως των αστεριών. Αυτό αφήνει χημικά δακτυλικά αποτυπώματα που δείχνουν αν αυτός ο αέρας περιέχει υδρατμούς ή ακόμη και υπογραφές ζωής, όπως το οξυγόνο.
Αλλά υπάρχει μια προειδοποίηση: Προτού ένα αστέρι γίνει λευκός νάνος, διογκώνεται σε κόκκινο γίγαντα, καταβροχθίζοντας και καταστρέφοντας οποιουσδήποτε κοντινούς πλανήτες. Επομένως, ένας πλανήτης θα έπρεπε να φτάσει στην κατοικήσιμη ζώνη αφού το αστέρι εξελίχθηκε σε λευκό νάνο. Είτε θα μεταναστεύσει προς το αστέρι από μια πιο μακρινή τροχιά είτε θα ήταν ένας νέος πλανήτης που σχηματίστηκε από υπολείμματα σκόνης και αερίων.
Ωστόσο, δεν έχουμε βρει ακόμη έναν εξωπλανήτη γύρω από έναν λευκό νάνο, παρόλο που οι Loeb και Moaz λένε ότι η αφθονία των βαρέων στοιχείων στην επιφάνεια των λευκών νάνων υποδηλώνει ότι ένα σημαντικό κλάσμα από αυτούς έχουν βραχώδεις πλανήτες.
Χρειαζόμαστε ένα καλύτερο μάτι στον ουρανό για να βρούμε πλανήτες γύρω από λευκούς νάνους, λένε οι Loeb και Maoz, και το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), που έχει προγραμματιστεί να εκτοξευτεί μέχρι το τέλος αυτής της δεκαετίας, υπόσχεται να μυρίσει τα αέρια αυτών των εξωγήινων κόσμων .
Ο Loeb και ο Maoz δημιούργησαν ένα συνθετικό φάσμα, αναπαράγοντας αυτό που θα έβλεπε το JWST εάν εξέταζε έναν κατοικήσιμο πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από έναν λευκό νάνο. Διαπίστωσαν ότι τόσο το οξυγόνο όσο και οι υδρατμοί θα μπορούσαν να ανιχνευθούν μόνο με λίγες ώρες συνολικού χρόνου παρατήρησης.
«Το JWST προσφέρει την καλύτερη ελπίδα για την εύρεση ενός κατοικημένου πλανήτη στο εγγύς μέλλον», είπε ο Maoz.
Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb. Πίστωση: NASA
Πρόσφατη έρευνα από τους αστρονόμους της CfA, Courtney Dressing και David Charbonneau, έδειξαν ότι ο πλησιέστερος κατοικήσιμος πλανήτης είναι πιθανό να περιστρέφεται γύρω από έναν κόκκινο νάνο αστέρα (ένα δροσερό, χαμηλής μάζας αστέρι που υφίσταται πυρηνική σύντηξη). Δεδομένου ότι ένας κόκκινος νάνος, αν και μικρότερος και πιο αχνός από τον Ήλιο, είναι πολύ μεγαλύτερος και φωτεινότερος από έναν λευκό νάνο, η λάμψη του θα κατακλύσει το αμυδρό σήμα από την ατμόσφαιρα ενός πλανήτη σε τροχιά. Το JWST θα έπρεπε να παρατηρήσει εκατοντάδες ώρες διέλευσης για να έχει οποιαδήποτε ελπίδα να αναλύσει τη σύνθεση της ατμόσφαιρας.
«Αν και ο πλησιέστερος κατοικήσιμος πλανήτης μπορεί να περιστρέφεται γύρω από ένα αστέρι κόκκινο νάνο, ο πλησιέστερος που μπορούμε εύκολα να αποδείξουμε ότι είναι ζωντανός μπορεί να περιφέρεται γύρω από έναν λευκό νάνο», είπε ο Loeb.
Διαβάστε την εργασία τους εδώ.
Πηγή: CfA
