|
Зона Златовласки может ограничить время возникновения жизни
|
|
|
|
За последние 20 лет область исследований экзопланет выросла в геометрической прогрессии. Благодаря таким миссиям, как "Кеплер", спутник для исследования транзитных экзопланет (TESS) и другим специализированным обсерваториям, астрономы подтвердили наличие 5690 экзопланет в 4243 звездных системах.
|
|
|
|
При таком количестве планет и систем, доступных для изучения, ученые были вынуждены пересмотреть многие ранее существовавшие представления о формировании и эволюции планет, а также о том, какие условия необходимы для жизни. В последнем случае ученые переосмыслили концепцию околосолнечной обитаемой зоны (CH).
|
|
|
|
По определению, зональная зона - это область вокруг звезды, где на орбите планеты должно быть достаточно тепло, чтобы поддерживать жидкую воду на ее поверхности. По мере эволюции звезд их излучение и теплота будут увеличиваться или уменьшаться в зависимости от их массы, изменяя границы зональной зоны.
|
|
|
|
В недавнем исследовании группа астрономов из Итальянского национального института астрофизики (INAF) рассмотрела, как эволюция звезд влияет на их ультрафиолетовое излучение. Поскольку ультрафиолетовый свет, по-видимому, важен для возникновения жизни в том виде, в каком мы ее знаем, они рассмотрели, как эволюция ультрафиолетовой зоны обитания звезды (UHZ) и ее CHZ могут быть взаимосвязаны.
|
|
|
Исследовательскую группу возглавлял Риккардо Спинелли, исследователь INAF из астрономической обсерватории Палермо. К нему присоединились астрономы из Национального института ядерной физики (INFN), Университета Инсубрии и астрономической обсерватории Брера.
|
|
|
|
Их статья "Временная эволюция обитаемой зоны в ультрафиолетовом диапазоне" была недавно опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters.
|
|
|
|
Как Спинелли сообщил Universe Today по электронной почте, UHZ - это кольцевая область вокруг звезды, где планета получает достаточное количество ультрафиолетового излучения, чтобы вызвать образование предшественников РНК, но не настолько, чтобы оно разрушало биомолекулы. "Эта зона в первую очередь зависит от ультрафиолетовой яркости звезды, которая со временем уменьшается", - сказал он. "В результате на ранних стадиях эволюции звезды зона, пригодная для жизни в ультрафиолетовом диапазоне, находится дальше от звезды и постепенно приближается к ней с течением времени".
|
|
|
|
Как уже давно известно астрономам, ЧЗЗ также подвержены эволюции из-за изменений в яркости звезды и теплоотдаче, которые со временем увеличиваются или уменьшаются в зависимости от массы звезды. Изучение взаимодействия этих двух пригодных для жизни зон могло бы пролить свет на то, какие экзопланеты, скорее всего, являются "потенциально пригодными" для жизни в том виде, в каком мы ее знаем.
|
|
|
|
Как объяснил Спинелли, "Мы до сих пор точно не знаем, как возникла жизнь на Земле, но у нас есть некоторые подсказки, свидетельствующие о том, что ультрафиолетовое излучение, возможно, сыграло решающую роль. Экспериментальные исследования, подобные тому, которое было проведено Полом Риммером и Джоном Сазерлендом в 2018 году, дают важную информацию. В своем эксперименте Риммер и Сазерленд подвергли цианистый водород и ионы сероводорода, содержащиеся в воде, воздействию ультрафиолетового излучения и обнаружили, что это воздействие эффективно запускает образование предшественников РНК.
|
|
|
|
"Без ультрафиолетового излучения та же смесь привела к образованию инертного соединения, которое не смогло сформировать строительные блоки жизни. Кроме того, РНК демонстрирует устойчивость к повреждениям от ультрафиолетового излучения, что указывает на то, что она, вероятно, образовалась в среде, богатой ультрафиолетовым излучением. Действительно, ультрафиолетовое излучение было одним из самых распространенных источников энергии, не содержащей химических веществ, на поверхности ранней Земли, что позволяет предположить, что оно, возможно, сыграло решающую роль в возникновении жизни".
|
|
|
|
Для своих целей Спинелли и его коллеги стремились определить, будут ли (и как долго) CHZ и UVZ перекрываться, способствуя тем самым возникновению жизни. С этой целью команда проанализировала данные ультрафиолетового/оптического телескопа НАСА Swift (UVOT), чтобы измерить текущую ультрафиолетовую яркость звезд с экзопланетами, которые находятся в "классическом" диапазоне ГЦ.
|
|
|
|
Затем они ознакомились с данными орбитального космического телескопа NASA Galaxy Evolution Explorer (GALEX), который наблюдает галактики на расстоянии до 10 миллиардов лет в ультрафиолетовом диапазоне.
|
|
|
|
С помощью GALEX они проанализировали эволюцию движущихся групп молодых звезд с точки зрения их светимости в ближнем ультрафиолетовом диапазоне. "Чтобы оценить эволюцию обитаемой зоны в ультрафиолетовом диапазоне во времени, мы использовали результаты, полученные Richey-Yowell и соавторами в 2023 году", - сказал Спинелли. "В этой работе авторы вывели среднюю эволюцию светимости в ультрафиолетовом диапазоне для каждого типа звезд. В нашей работе мы реконструировали эволюцию ультрафиолетовой яркости звезд, у которых есть планеты в классической обитаемой зоне, объединив среднюю эволюцию, полученную Richey-Yowell и соавторами в 2023 году, и измерения, проведенные с помощью телескопа Swift."
|
|
|
|
Исходя из этого, они определили, что эволюция зон CHZs и UHZs частично совпадает. Эти результаты были особенно важны для звезд M-типа (красных карликов), у которых было обнаружено множество скалистых планет, вращающихся внутри зон CHZS. Предыдущие исследования, в том числе статья Спинелли и многих его коллег, опубликованная в 2023 году, показали, что звезды-карлики в настоящее время не получают излучение, близкое к ультрафиолетовому излучению, для поддержания пребиотической химии, необходимой для возникновения жизни. Однако их выводы в этой последней работе противоречат их предыдущим выводам.
|
|
|
|
Спинелли сказал: "Мы утверждаем, что, изучая эволюцию светимости NUV в М-карликах, большинство из этих холодных звезд действительно способны испускать соответствующее количество NUV-фотонов в течение первых 1-2 миллиардов лет своей жизни, что запускает формирование важных строительных блоков жизни.
|
|
|
|
"Наши результаты показывают, что условия для зарождения жизни (в соответствии с конкретным пребиотическим путем, который мы рассматриваем) могут быть или могли быть распространены в галактике. Действительно, в этой работе мы продемонстрировали, что пересечение между классической обитаемой зоной и ультрафиолетовой обитаемой зоной может существовать (или могло существовать) вокруг всех звезд нашей выборки на разных этапах их жизни, за исключением самых холодных M-карликов (температура менее 2800 К, особенно траппистских).-1 и звезда Тигардена)."
|
|
|
|
Хотя они могут немного разочаровать тех, кто надеется найти жизнь на какой-нибудь из семи скалистых планет TRAPPIST-1, это служит хорошим предзнаменованием для других звезд М-типа, у которых есть скалистые планеты в своих HZ. Это включает в себя ближайшую к Солнечной системе экзопланету (Проксима b), Росса 128 b, Люйтена b, Глизе 667 куб.см и Глизе 180 b, которые находятся в пределах 40 световых лет от Земли.
|
|
|
|
Эти результаты могут иметь значительные последствия для исследований экзопланет и астробиологии, которые в последние годы переходят от открытия к характеристике.
|
|
|
|
Этим областям будут полезны телескопы нового поколения, такие как Webb, римский космический телескоп Нэнси Грейс и наземные обсерватории, которые позволят проводить прямые визуализационные исследования экзопланет.
|
|
|
|
Источник
|
