Paradox rudé oblohy vás přiměje přemýšlet o našem místě ve vesmíru

Ve velkém kosmickém měřítku není náš malý kout vesmíru tak zvláštní – tato myšlenka leží v srdci Koperníkova zásada. Na naší planetě je však jeden hlavní aspekt, který je opravdu zvláštní: naše slunce je žlutý trpaslík.

Vzhledem k tomu, že naše hvězda je to, co známe tak blízko, bylo by lákavé předpokládat, že žluté a bílé trpaslíky (FGK trpaslíci) jsou běžné jinde ve vesmíru. K nejpočetnějším hvězdám v galaxii má však daleko. Toto konkrétní pírko patří do obalu jiného typu hvězdy – červených trpaslíků (M trpaslíci).

Červení trpaslíci nemají jen stejný osud 75 procent Ze všech hvězd v Mléčné dráze je nejchladnější a má nejdelší život než hvězdy jako Slunce. Mnohem delší životnost.

Očekáváme, že naše slunce bude žít asi 10 miliard let; Očekává se, že hvězdy červených trpaslíků budou žít biliony. Ve skutečnosti tak dlouho, že žádný z nich ještě nedosáhl konce životnosti hlavní sekvence za celých 13,4 miliard let velký výbuch.

Vzhledem k tomu, že červení trpaslíci jsou tak hojní a stabilní, a protože bychom se automaticky neměli považovat za kosmologicky zvláštní, měla by být skutečnost, že neobíháme kolem červeného trpaslíka, poněkud překvapivá. Nicméně jsme tady a točíme se kolem neobvyklého žlutého trpaslíka.

tohle je, Podle papíru Podle astronoma Davida Kippinga z Kolumbijské univerzity je to paradox Rudé oblohy – důsledek Fermiho paradox, který se diví, proč jsme dosud nenašli žádné jiné formy inteligentního života, které se nacházejí ve velkém obrovském vesmíru.

„Řešení tohoto paradoxu,“ on píše, „odhalí vodítko pro zacílení budoucích vzdálených experimentů se snímáním života a limity života ve vesmíru.“

Umělcova představa planetárního systému obíhajícího kolem červeného trpaslíka TRAPPIST-1. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)

Červené trpasličí hvězdy jsou atraktivní příležitostí k hledání mimozemského života. Nehoří tak žhavě jako hvězdy podobné slunci, což znamená, že všechny exoplanety, které kolem nich obíhají, by musely být blíže, aby dosáhly obyvatelných teplot. To by zase mohlo usnadnit nalezení a studium kterékoli z těchto exoplanet, protože obíhají kolem svých hvězd častěji než Země kolem Slunce.

Astronomové ve skutečnosti našli několik kamenných exoplanet – jako je Země, Venuše A Mars V této obyvatelné zóně obíhá kolem hvězd červených trpaslíků. Některé jsou relativně blízko. Je to matoucí a rozhodně to vypadá, že rudí trpaslíci musí alespoň někde hostit život, a proto astrobiologové zkoumají.

Ve svém článku Kipping uvádí čtyři rozhodnutí paradoxu rudé oblohy.

První rozhodnutí: mimořádný výsledek

První je, no, jsme prostě divná divná koule. Pokud je rychlost, s jakou se život objevuje kolem obou typů hvězd, podobná, Země je daleko a náš objev kolem Slunce byl jen náhodný, pravděpodobnost jedna ku 100.

To vytvoří napětí s Koperníkovým principem, který říká, že ve vesmíru nejsou žádní zřetelní pozorovatelé a že naše místo v něm je velmi přirozené. To, že jsme extrémisté, může naznačovat, že naše místo je Ne Velmi přirozené.

Tato odpověď není nemožná, ale není to nijak zvlášť uspokojivá odpověď. Další tři rozhodnutí poskytují odpovědi, které jsou nejen uspokojivější, ale mohou být skutečně testovatelné.

Usnesení 2: Zabránění životu pod červenou oblohou

V rámci tohoto rozhodnutí Kipping tvrdí, že žlutí trpaslíci jsou obyvatelnější než červení trpaslíci a v důsledku toho se kolem červených trpaslíků objevuje mnohem méně života – asi 100krát méně. Na podporu této myšlenky existuje mnoho teoretických důkazů. Například červení trpaslíci bývají hluční, s velkou zářící aktivitou a nemají tendenci mít planety podobné Jupiteru.

Mnoho teoretické práce zpochybňuje věrohodnost komplexního života na trpaslících M, s obavami týkajícími se zastavení přílivu a atmosférického kolapsu, zvýšené náchylnosti k účinkům hvězdné aktivity, prodloužených primárních pre-sekvenčních fází a nedostatku potenciálních výhod. Jupitervelikost kamarádi,“ Kipping knihy.

„Na tomto základě existuje dobré teoretické zdůvodnění na podporu druhého rozhodnutí, i když tvrdíme, že z hlediska pozorování zůstává nerealizované.“

Umělcův dojem červeného trpaslíka vypouštějícího masivní záři. (Goddardovo středisko pro vesmírné lety NASA/S. Wesinger)

Třetí rozhodnutí: rozbité okno do složitého života

Argumentem je, že život prostě neměl dost času, aby se objevil kolem červených trpaslíků.

To se může zdát neintuitivní, ale souvisí to s preprimární sekvencí života hvězdy, než začala fúzovat vodík. V tomto případě hvězda hoří žhavěji a jasněji; U červených trpaslíků vydrží asi miliardu let. Během této doby se může na všech potenciálně obyvatelných světech objevit trvalý skleníkový efekt.

To by mohlo znamenat, že okno pro komplexní biologii, která se objeví na kamenných planetách na bílých a žlutých trpaslících, je mnohem delší než na červených trpaslících.

Čtvrté rozlišení: Vzácnost slabých červených teček

A konečně, ačkoli asi 16 procent červených trpaslíků s exoplanetami je uvedeno jako hostitelé skalních exoplanet v obyvatelné zóně, tyto světy pravděpodobně nejsou tak běžné, jak jsme si mysleli. Naše průzkumy odebírají vzorky nejhmotnějších červených trpaslíků, protože jsou nejjasnější a nejsnáze se studují; Ale co když cizí planety, o kterých toho víme poměrně málo, neměly v obyvatelné zóně kamenné exoplanety?

Protože červení trpaslíci s nízkou hmotností jsou ve skutečnosti nejpočetnější, mohlo by to znamenat, že skalní exoplanety v obyvatelné zóně jsou kolem červených trpaslíků stokrát méně běžné než žluté trpaslíky.

„V tomto případě je inteligentní život ve vesmíru vzácný a šíří se globálně mezi M trpaslíky a FGK, ale obyvatelné světy jsou kolem M trpaslíků nejméně o dva řády méně běžné než FGK.“ Kipping knihy.

„Dva řádové rozdíly jsou významným rozdílem, který z toho dělá zvláště zajímavou interpretaci. To vyžaduje, aby velká většina známých planet o velikosti Země a mírného pásma kolem trpaslíků M byla poněkud nehostinná pro život, nebo aby pozdní typ jen zřídka hostil trpaslíky M.“ (low end mass) obyvatelné světy.

Umělcova představa obyvatelného světa obíhajícího kolem červeného trpaslíka Proximy Centauri. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)

Je dokonce možné, že odpověď spočívá v mnoha z těchto rozhodnutí, která by dopad v jakékoli oblasti učinila méně jasným. Je možné, že brzy budeme moci získat potvrzení. Jak se naše technologie zdokonaluje, například budeme schopni lépe vidět červené trpaslíky s nižší hmotností a hledat planety na oběžné dráze kolem nich.

Když to uděláme, pokud najdeme kamenné exoplanety, můžeme se blíže podívat na jejich potenciální obyvatelnost, určit, zda obíhají v obyvatelné zóně a zda tam životu nebránily hvězdné procesy.

„Konečně,“ Kipping knihy„Řešení paradoxu rudé oblohy má zásadní význam pro astrobiologii a SETI, se zahrnutím hvězd, kterým věnujeme své zdroje, a také vyvolává zásadní otázku o povaze a limitech života ve vesmíru. „

Vyhledávání bylo zveřejněno v PNAS.