Paradoxul cerului roșu te va face să te întrebi despre locul nostru în univers

La scara cosmică mare, micul nostru colț de univers nu este atât de special – această idee se află în centrul principiul copernican. Cu toate acestea, există un aspect major despre planeta noastră care este cu adevărat ciudat: soarele nostru este o pitică galbenă.

Deoarece steaua noastră este ceea ce cunoaștem atât de aproape, ar fi tentant să presupunem că stelele pitice galbene și albe (pitici FGK) sunt comune în alte părți ale universului. Cu toate acestea, este departe de cele mai numeroase stele din galaxie. Această pană particulară aparține acoperirii unui alt tip de stele – pitici roșii (pitici M).

Piticii roșii nu au aceeași soartă 75 la sută Dintre toate stelele din Calea Lactee, este cea mai rece și cea mai longevivă decât stelele precum Soarele. Viață mult mai lungă.

Ne așteptăm ca soarele nostru să trăiască aproximativ 10 miliarde de ani; Se așteaptă ca stelele pitice roșii să trăiască trilioane. Atât de mult, de fapt, încât niciunul dintre ei nu a ajuns încă la sfârșitul duratei de viață a secvenței principale în cei 13,4 miliarde de ani în urmă. marea explozie.

Din moment ce piticele roșii sunt atât de abundente și foarte stabile și din moment ce nu ar trebui să ne considerăm speciali din punct de vedere cosmologic, faptul că nu orbităm în jurul unei pitici roșii ar trebui să fie oarecum surprinzător. Cu toate acestea, iată-ne, învârtindu-ne în jurul unei pitici galbene neobișnuite.

aceasta este, Conform hârtiei De către astronomul David Kipping de la Universitatea Columbia, este Paradoxul Cerului Roșu – un corolar al lui Paradoxul Fermi, care se întreabă de ce nu am găsit încă alte forme de viață inteligentă, găsite în marele univers vast.

„Rezolvarea acestui paradox”, el scrie, „va dezvălui îndrumări pentru vizarea viitoarelor experimente de detectare a vieții de la distanță și limitele vieții în univers”.

Impresie artistică a sistemului planetar care orbitează pitica roșie TRAPPIST-1. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)

Stelele pitice roșii sunt o oportunitate atractivă de a căuta viața extraterestră. Ele nu ard la fel de fierbinți ca stelele asemănătoare soarelui, ceea ce înseamnă că orice exoplanete care orbitează în jurul lor ar trebui să fie mai aproape pentru a atinge temperaturile locuibile. La rândul său, acest lucru ar putea face mai ușor să găsiți și să studiați oricare dintre aceste exoplanete, deoarece acestea orbitează în jurul stelelor lor mai frecvent decât orbitează Pământul în jurul Soarelui.

De fapt, astronomii au găsit destul de multe exoplanete stâncoase – precum Pământul, Venus Și Marte Orbitează în jurul stelelor pitice roșii în această zonă locuibilă. Unele sunt relativ apropiate. Sunt lucruri mistificatoare și, cu siguranță, se pare că stelele pitice roșii trebuie să găzduiască viața undeva, motiv pentru care astrobiologii cercetează.

În lucrarea sa, Kipping prezintă patru decizii ale paradoxului cerului roșu.

Prima decizie: un rezultat extraordinar

Prima este că suntem doar o minge ciudată și ciudată. Dacă ritmurile la care apare viața în jurul ambelor tipuri de stele sunt similare, Pământul este departe, iar apariția noastră în jurul Soarelui a fost doar întâmplătoare, una din 100 de șanse.

Acest lucru va crea tensiune cu Principiul Copernican, care afirmă că nu există observatori distincti în univers și că locul nostru în el este foarte natural. Pentru noi a fi extremiști poate sugera că locul nostru este Nu Foarte natural.

Acest răspuns nu este imposibil, dar nu este un răspuns deosebit de satisfăcător. Celelalte trei decizii oferă răspunsuri care nu numai că sunt mai satisfăcătoare, dar pot fi de fapt testabile.

Rezoluția 2: Prevenirea vieții sub un cer roșu

În baza acestei decizii, Kipping susține că piticii galbeni sunt mai locuibili decât piticii roșii și, ca urmare, viața apare mult mai puțin în jurul piticilor roșii – de aproximativ 100 de ori mai puțin. Există o mulțime de dovezi teoretice care susțin această idee. Piticile roșii, de exemplu, tind să fie zgomotoase, cu multă activitate strălucitoare și nu tind să aibă planete asemănătoare lui Jupiter.

Multe lucrări teoretice au pus sub semnul întrebării plauzibilitatea vieții complexe pe piticii M, cu preocupări ridicate cu privire la oprirea mareelor ​​și colapsul atmosferic, susceptibilitatea crescută la efectele activității stelare, fazele pre-secvențe primare extinse și lipsa de beneficii potențiale. Jupiterprieteni de mărime,” Kipping Books.

„Pe această bază, există un raționament teoretic bun care să susțină cea de-a doua decizie, deși susținem că rămâne nerealizată din punct de vedere al observației”.

Impresia artistică a unei pitici roșii care dezlănțuie o strălucire masivă. (Centrul de zbor spațial Goddard al NASA/S. Wesinger)

A treia decizie: o fereastră spartă într-o viață complexă

Argumentul aici este că viața pur și simplu nu a avut suficient timp să apară în jurul stelelor pitice roșii.

Acest lucru poate părea contra-intuitiv, dar are de-a face cu secvența pre-primară a vieții unei stele, înainte de a începe să fuzioneze hidrogenul. În acest caz, steaua arde mai fierbinte și mai strălucitoare; Pentru piticile roșii, ele durează aproximativ un miliard de ani. În acest timp, un efect de seră permanent poate apărea pe orice lumi potențial locuibile.

Acest lucru ar putea însemna că fereastra pentru care biologia complexă să apară pe planetele stâncoase pe piticele albe și galbene este mult mai lungă decât pe piticele roșii.

A patra rezoluție: raritatea punctelor roșii slabe

În cele din urmă, deși aproximativ 16% dintre piticele roșii cu exoplanete sunt enumerate ca găzduind exoplanete stâncoase în zona locuibilă, aceste lumi probabil nu sunt atât de comune pe cât credeam. Sondajele noastre eșantionează cele mai masive pitici roșii, deoarece acestea sunt cele mai strălucitoare și mai ușor de studiat; Dar dacă planetele extraterestre, despre care știm relativ puține, nu ar avea exoplanete stâncoase în zona locuibilă?

Deoarece piticele roșii cu masă mică sunt de fapt cele mai numeroase, acest lucru ar putea însemna că exoplanetele stâncoase din zona locuibilă sunt de o sută de ori mai puțin frecvente în jurul piticilor roșii decât sunt piticele galbene.

„În acest caz, viața inteligentă este rară în univers și răspândită la nivel global între pitici M și FGK, dar lumile locuibile sunt cu cel puțin două ordine de mărime mai puțin frecvente în jurul piticilor M decât FGK.” Kipping Books.

„Două diferențe de ordine de mărime sunt o diferență semnificativă, ceea ce face ca aceasta să fie o interpretare deosebit de interesantă. Acest lucru necesită ca marea majoritate a planetelor cunoscute de dimensiunea Pământului și temperate din jurul piticilor M sunt oarecum inospitaliere vieții sau că tipul târziu găzduiește rareori pitici M. (masă scăzută) lumi locuibile.

Impresia artistică a unei lumi locuibile care orbitează o pitică roșie Proxima Centauri. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)

Este chiar posibil ca răspunsul să stea în multe dintre aceste decizii, care ar face impactul în orice domeniu mai puțin clar. Este posibil să obținem confirmarea în curând. Pe măsură ce tehnologia noastră se îmbunătățește, de exemplu, vom putea să vedem mai bine stele pitice roșii de masă mai mică și să căutăm planete pe orbită în jurul lor.

După ce am făcut acest lucru, dacă găsim exoplanete stâncoase, putem arunca o privire mai atentă asupra potențialului lor locuibil, putem stabili dacă orbitează în zona locuibilă și dacă viața acolo a fost împiedicată de procesele stelare.

„in cele din urma,” Kipping Books, „Rezolvarea paradoxului cerului roșu este de o importanță centrală pentru astrobiologie și SETI, cu includerea stelelor cărora le dedicăm resursele, precum și ridicând o întrebare fundamentală despre natura și limitele vieții din univers”.

Căutarea a fost publicată în PNAS.