Животопогодност во жолтоџуџестите системи

Животопогодноста во вонсончевите планети кои припаѓаат на жолтоџуџестите ѕвезди. Овие системи се предмет на проучување меѓу научната заедница бидејќи се сметани за најпогодни за засолниште на живи организми, заедно со оние што припаѓаат на ѕвезди од видот К.^[1]

Жолтите џуџиња ги сочинуваат ѕвездите од видот Г од главната низа, со маса помеѓу 0,9 и 1,1 M☉ и температури на површината помеѓу 5000 и 6000 К, како Сонцето.^[2][3] Тие се трети најзастапени во галаксијата Млечен Пат и единствени во кои животопогодната зоната целосно се совпаѓа со ултравиолетовата животопогодна зона.^[2][4]

Бидејќи зоната погодна за живеење е подалеку кај помасивните и прозрачните ѕвезди, одвојувањето помеѓу главната ѕвезда и внатрешниот раб на овој регион е поголемо кај жолтите џуџиња отколку кај црвените и портокаловите џуџиња.^[5] Затоа, планетите сместени во оваа зона на ѕвезди од видот Г се безбедни од интензивните ѕвездени емисии што се случуваат по нивното образување и не се толку погодени од гравитациското влијание на нивната ѕвезда како оние кои припаѓаат на помалите ѕвездени тела.^[6][7] Така, сите планети во животопогодната зона на таквите ѕвезди ја надминуваат границата на синхроното вртење и затоа нивното вртење не е синхронизирано со нивната орбита.^[7]

Земјата, која кружи околу жолтото џуџе, го претставува единствениот познат пример за планетарна животопогодност. Поради оваа причина, главната цел во областа на вонсончевата планетологија е да биде најдена аналогна планета на Земјата која ги исполнува нејзините главни особини, како што се големината, просечната температура и местоположбата околу ѕвезда слична на Сонцето.^[8][9] Сепак, технолошките ограничувања го отежнуваат пронаоѓањето на овие тела поради нечестотата на нивните премини, последица на растојанието што ги дели од нивните ѕвезди или полуглавна оска.^[10]

Жолтите џуџести ѕвезди одговараат на ѕвездите од класата Г од главната низа, со маса помеѓу 0,9 и 1,1 M☉,^[2] и температури на површината помеѓу 5000 и 6000 К.^[3] Бидејќи самото Сонце е жолто џуџе, од видот G2V,^[11] овие видови ѕвезди се познати и како сончеви близнаци.^[12][13] Тие се рангирани на третото место меѓу најчестите ѕвезди од главната низа, по црвените и портокаловите џуџиња, со претставителност од 10% од вкупниот Млечен Пат.^[2] Тие остануваат во главната низа приближно 10 милијарди години. По Сонцето, најблиската ѕвезда од видот Г до Земјата, е Алфа Кентаур А оддалечена 4,4 светлосни години и припаѓа на повеќекратен ѕвезден систем.^[2][14]

Сите ѕвезди поминуваат низ фаза на интензивна активност по нивното образување поради нивното вртење, што е многу побрзо на почетокот од нивниот живот. Времетраењето на овој период варира во зависност од масата на телото: најмалку масивните ѕвезди можат да останат во оваа состојба до 3 милијарди години, во споредба со 500 милиони за ѕвездите од видот Г.^[15][16] Студиите на тимот на Едвард Гвинан, астрофизичар од Вилановскиот универзитет, откриваат дека Сонцето вртело десет пати побрзо во раните денови. Бидејќи брзината на вртење на ѕвездата влијае на нејзиното магнетно поле, на рендгенските и ултравиолетовите емисии на Сонцето биле стотици пати поинтензивни отколку што се денес.^[6]

Проширувањето на оваа фаза кај црвените џуџиња, како и веројатното синхроно вртење^[17] на нивните потенцијално животопогодни планети во однос на нив, може да го избрише магнетното поле на овие планети, што ќе резултира со губење на речиси целата нивна атмосфера и вода во вселената преку заемодејство со ѕвездениот ветер. Спротивно на тоа, полуглавната оска на планетарните тела кои припаѓаат во животопогодната зона на ѕвездите од видот Г е доволно широка за да овозможи планетарно вртење.^[7][18] Покрај тоа, времетраењето на периодот на интензивна ѕвездена активност е премногу кратко за да биде елиминиран значителен дел од атмосферата на планети со маси слични или поголеми од онаа на Земјата, кои имаат гравитација и магнетосфера способни да се спротивстават на ефектите од ѕвездената ветрови.^[16]

Животопогодниот појас околу жолтите џуџиња варира според нивната големина и сјај, иако внатрешната граница обично е на 0,84 АЕ, а надворешната на 1,67 кај џуџе од класата G2V како Сонцето.^[19] Кај џуџето од класата G5V - помало - од 0,95 R☉ зоната погодна за живеење би одговарала на регионот сместен помеѓу 0,8 и 1,58 АЕ во однос на ѕвездата, додека кај видот G0V - поголем - би се наоѓал на растојание помеѓу 1 и 2 АЕ од ѕвезденото тело.^[20] Во орбити помали од внатрешната граница на зоната погодна за живеење, би била активирана постапка на испарување на водата, одделување на водород со фотолиза и губење на водород во вселената со хидродинамичко бегство.^[21] Надвор од надворешната граница на зоната погодна за живеење, температурите би биле доволно ниски за да овозможат кондензација на CO₂, што би довело до зголемување на албедото и повратно намалување на ефектот на стаклена градина додека не се случи трајна општа глацијација.^[22]

Големината на зоната погодна за живот е директно пропорционална со масата и сјајноста на нејзината ѕвезда, така што колку е поголема ѕвездата, толку е поголема зоната погодна за живеење и подалеку од нејзината површина.^[5] Црвените џуџиња, најмалите од главната низа, имаат многу мала зона погодна за живеење блиску до нив, што ги подложува сите потенцијално населиви планети во системот на ефектите на нивната ѕвезда, вклучително и веројатното заклучување на плимата и осеката.^[23] Дури и кај мало жолто џуџе како Тау Кит, од видот G8.5V, границата на заклучување е на 0,4237 АЕ наспроти 0,522 АЕ што ја означува внатрешната граница на зоната погодна за живеење, така што секое планетарно тело што кружи околу ѕвезда од класата Г во овој регион далеку ќе ја надмине границата за сихроно вртење и ќе има циклуси ден-ноќ како Земјата.^[24]

Кај жолтите џуџиња, овој регион целосно се совпаѓа со ултравиолетовата животопогодна зона.^[4] Оваа област е одредена со внатрешна граница над која изложеноста на ултравиолетово зрачење би била превисока за ДНК и со надворешна граница која обезбедува минимални нивоа за живите суштества да ги извршуваат своите животородни постапки.^[25] Во Сончевиот систем, овој регион се наоѓа помеѓу 0,71 и 1,9 АЕ во однос на Сонцето, во споредба со 0,84-1,67 АЕ кои ги означуваат крајностите на зоната погодна за живеење.^[4][19]

Со оглед на должината на главната низа во ѕвездите од видот Г,^[26] нивоата на ултравиолетово зрачење во нивната животопогодна зона,^[4] полуглавната оска на внатрешната граница на овој регион^[19] и растојанието до нивната граница на синхроно вртење,^[27] меѓу другите фактори, жолтите џуџиња се сметани за најгостопримливи за животот покрај ѕвездите од видот К.^[1]

Една од целите во истражувањата на вонсончеви планети е да биде најдено тело што ги има главните особини на нашата планета, како што се полупречникот, масата, температурата, атмосферскиот состав и припаѓањето на ѕвезда слична на Сонцето.^[9][28] Теоретски, овие земјини близнаци треба да имаат споредливи животопогодни услови што ќе овозможат пролиферација на вонземски живот.^[9][29]

Врз основа на сериозните проблеми за планетарната животопогодност претставени од системите на црвените џуџиња и ѕвездените тела од видот Ф или повисоко, единствените ѕвезди кои би можеле да понудат подносливо сценарио за живот би биле оние од видот К и Г.^[1] Сончевите близнаци порано биле се сметани за најверојатни кандидати за домаќин на планетарен систем сличен на Сонцето и како најдобро поставени за поддршка на облици на живот засновани на јаглерод и океани со течна вода.^[30] Последователните студии, како што се „Суперживотопогодни светови“ ^[31] од Рене Хелер и Џон Армстронг, утврдиле дека портокаловите џуџиња можеби се посоодветни за живот од џуџињата од типот Г, и се домаќини на хипотетички суперживотопогодни планети.^[4][32]

Сепак, жолтите џуџиња сè уште го претставуваат единствениот ѕвезден вид за кој постојат докази за нивната соодветност за живот. Освен тоа, додека кај другите типови ѕвезди зоната погодна за живеење не се совпаѓа целосно со ултравиолетова животопогодна зона, кај ѕвездите од класата Г зоната погодна за живеење е целосно во границите на последната.^[4] Конечно, жолтите џуџиња имаат многу пократка почетна фаза на интензивна ѕвездена активност од ѕвездите од видот К, што им овозможува на планетите кои припаѓаат на сончевите близнаци полесно да ги зачуваат своите првобитни атмосфери и да ги одржуваат во голем дел од главната низа.^[16]

Повеќето од откриените вонсончеви планети се откриени со вселенскиот телескоп „Кеплер“, кој користи преоден метод за да пронајде планети околу други системи.^[33][34] Оваа постапка ја анализира осветленоста на ѕвездите за да открие падови што укажуваат на поминување на планетарно тело пред нив од гледиште на набљудувачницата.^[35] Тоа е методот кој е најуспешен во вонсончевопланетарни истражувања, заедно со методот на радијална брзина,^[36] кој се состои од анализа на вибрациите предизвикани кај ѕвездите од гравитациските ефекти на планетите кои кружат околу нив.^[37] Употребата на овие постапки со ограничувањата на сегашните телескопи го отежнува пронаоѓањето на тела со орбити слични на орбитите на Земјата или повисоки, што создава пристрасност во корист на планетите со кратка полуглавна оска.^[28] Како последица на тоа, повеќето од откриените вонсончеви планети се или претерано жешки^[37] или припаѓаат на ѕвезди со мала маса, чија зона на живеење е блиску до нив и секое тело што кружи во овој регион ќе има значително пократка година од Земјата.^[10]

На планетарните тела кои припаѓаат во животопогодната зона на жолти џуџиња, како што се Кеплер-22b, Кеплер-452b или Земјата, им требаат стотици денови за да завршат орбита околу нивната ѕвезда.^[38] Поголемата сјајност на овие ѕвезди, недостигот на премини и полуглавната оска на нивните планети сместени во зоната погодна за живеење ги намалуваат веројатностите за откривање на оваа класа тела и значително го зголемуваат бројот на лажни позитиви, како во случаите на KOI- 5123.01 и KOI-5927.01.^[39][40] Земјините и орбиталните набљудувачници проектирани за следните десет години може да ги зголемат откритијата на земјини близнаци во жолтоџуџестите системи.^{[41][42][43][44]}

Кеплер-452b се наоѓа на 1400 светлосни години од Земјата, во соѕвездието Лебед.^[45] Неговиот полупречник од околу 1,6 R^⊕[46] го става токму на границата што ги одвојува земјовидните планети од мини-Нептуните, воспоставена од работниот состав на Кортни Дресинг, истражувач во Харвардско-смитсонскиот центар за астрофизика.^[47] Ако густината на планетата е слична со густината на Земјата, нејзината маса ќе биде околу 5 M_⊕, а нејзината гравитација двојно поголема.^[46] Жолто џуџе од видот G2V како Сонцето му припаѓа на Кеплер-452, со проценета старост од 6 милијарди години наспроти 4,5 милијарди години на Сончевиот Систем.^[46]

Масата на нејзината ѕвезда е малку поголема од онаа на Сонцето, 1,04 M_☉, така што и покрај фактот што завршува орбита околу неа на секои 385 дена наспроти 365 копнени денови, таа е потопла од Земјата. Ако има слино албедо и атмосферски состав, просечната површинска температура ќе биде околу 29 °C.^[48]

Според Џон Џенкинс од Ејмсовиот истражувачки центар на НАСА, не е познато дали Кеплер-452b е земјовидна планета, океански свет или мини-Нептун.^[45] Ако се работи за земјовидно тело слично на Земјата, веројатно ќе има поголема концентрација на облаци, интензивна вулканска активност и ќе претрпи неконтролиран ефект на стаклена градина сличен на оној на Венера поради постојаното зголемување на сјајноста на нејзината ѕвезда, откако останало во текот на главната низа во неговата животопогодна зона.^[49] Даг Калдвел, научник од институтот за потрага по вонземска интелигенција и член на мисијата „Кеплер“, проценува дека Кеплер-452b можеби ја поминува истата постапка на кој Земјата ќе претрпи за милијарда години.^[50]

Тау Кит e орбитира околу ѕвезда од видот G8.5V во соѕвездието Кит, 12 светлосни години од Земјата.^[48] Има полупречник од 1.59 R_⊕ и маса од 4.29 M_⊕, такашто Kepler-452b лежи на граница меѓу земјовидна и гасна планета. Со орбитален период од само 168 дена, за неговата температура е претпоставувано дека има атмосферски состав и албедо кое било од околу 50 °C, како Земјата.^[48]

Планетата се наоѓа веднаш на внатрешниот раб на зоната погодна за живеење и прима околу 60% повеќе светлина од Земјата. Неговата големина може да значи и поголема концентрација на гасови во нејзината атмосфера, што го прави тело од видот супер-Венера.^[51] Во спротивно, тоа би можело да биде првата откриена термопланета.^[48][52]

Кеплер-22b е на растојание од 600 светлосни години, во соѕвездието Лебед.^[48] Прави една орбита околу својата ѕвезда од видот G5V, на секои 290 дена.^[53] Неговиот полупречник е 2,35 R_⊕ и неговата проценета маса, за густина слична на Земјата, би била 20,36 M_⊕. Доколку атмосферата и албедото на планетата би биле слични на оние на Земјата, температурата на нејзината површина би била околу 22 °C.^[54]

Таа биле првата вонсончева планета пронајдена од страна телескопот „Кеплер“ што припаѓа во животопогодната зона на нејзината ѕвезда.^[55] Поради нејзината големина, со оглед на границата што ја поставил работниот соста на Кортни Дресинг, неговата веројатност да биде мини-Нептун е многу голема.^[47][48]

• Астробиологија
• Животопогоден појас
• Земјин двојник
• Супер животопогодна зона
• Животопогодност во природните сателити
• Животопогодност во црвеноџуџестите системи
• Животопогодност во ѕвездени системи од главната низа од типот K
• Животопогодност во ѕвездени системи од главната низа од типот F
• Список на потенцијално животопогодни вонсончеви планети

• Heller, René; Armstrong, John (2014). „Superhabitable Worlds“. Astrobiology. 14 (1): 50–66. arXiv:1401.2392. Bibcode:2014AsBio..14...50H. doi:10.1089/ast.2013.1088. PMID 24380533.
• Kasting, James F.; Whitmire, Daniel P.; Reynolds, Ray T. (1993). „Habitable Zones around main Sequence Stars“. Icarus. 1 (101): 101–128. Bibcode:1993Icar..101..108K. doi:10.1006/icar.1993.1010. PMID 11536936.
• Perryman, Michael (2011). The Exoplanet Handbook (англиски). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-76559-6.
• Ulmschneider, Peter (2006). Intelligent Life in the Universe: Principles and Requirements Behind Its Emergence (Advances in Astrobiology and Biogeophysics) (англиски). Springer. ISBN 978-3540328360.