כאשר רוב הכוכבים מגיעים לגיל מבוגר ומתחילים להיגמר דלק, הם מתנפחים עד פי מאות מגודלם הרגיל, ובולעים כוכבי לכת שמסתובבים קרוב מדי. אבל האם כוכבי לכת שנמלטים מהמוות הלוהט הזה עדיין יכולים לתמוך בחיים? האם במצב זה כוכבי לכת מסביב לכוכב הגוסס לארח חיים? מחקר חדש אומר שכן.

בעוד כ-7.5 מיליארד שנים, השמש תתחיל את צעדה אל הקבר ותתחיל להתפשט. בסופו של דבר הוא יתנפח לכדי פי 200 מגודלו הנוכחי. הוא יבלע את מרקורי ונוגה, ויהפוך את כדור הארץ לבלתי ראוי למגורים. אבל כרגע מיקומים קפואים במערכת השמש, כמו הירחים הקפואים של שבתאי וצדק, עשויים להפוך בדיוק לטמפרטורה הנכונה לחיים.

כוכבים רבים ביקום הופכים לענקים אדומים, וחלקם יכולים להישאר כך במשך מיליארדי שנים. העבודה החדשה מספקת מבט מעמיק על כמה זמן כוכבי לכת יכולים להישאר ראויים למגורים סביב כוכבי ענק אדומים - במקרים מסוימים, עד 9 מיליארד שנים, שהם פי שניים מהגיל הנוכחי של כדור הארץ. זה מספיק ארוך כדי שהחיים ייווצרו מאפס, או יפרח בסביבה חדשה ומסבירת פנים. זה יכול גם לספק סירת הצלה לאנושות.

חם בטירוף

כדור הארץ יושב כרגע ב"אזור ראוי למגורים" של השמש - המרחק שבו כוכב הלכת חם מספיק כדי שיהיו מים נוזליים על פניו, אבל לא כל כך חמים עד שהמים מתאדים. (מים נוזליים הם דרישה לכל החיים על פני כדור הארץ, אם כי היקום יכול מאוד לשרת חריגים לכך). המקום ה"בדיוק" הזה סביב כוכב נקרא לפעמים "אזור הזהב".

אזור המגורים נקבע על פי עוצמת הבהירות של כוכב - כמה אור הכולל הוא פולט לאורך זמן. כאשר לרוב הכוכבים ה"רגילים" נגמר דלק המימן, הםלהתחיל לשרוף הליום במקום זאת. הליום הוא דלק חזק יותר, ומגביר את תפוקת האנרגיה של הכוכב בליבתו. כתוצאה מכך, הכוכב מתנפח כמו לחם בתנור, והופך ל"ענק אדום".

עוצמת הבהירות של כוכב, או כמות האור הכוללת שהוא פולט בזמן נתון, אחראית במידה רבה על הגדרת האזור הראוי למגורים. כאשר כוכב מתנפח לענק אדום, הבהירות שלו גדלה. עוצמת הבהירות של השמש תגדל פי יותר מ-4,000 כאשר היא תהפוך לענק אדום, כך עולה מהמחקר החדש.

אזור המגורים של השמש יזוז כלפי חוץ ויכלול את מסלולי צדק ושבתאי,

"כדור הארץ [יהפוך] לשממה רוחשת. השמש [תהיה] כמעט במסלול כדור הארץ. זה הולך להיות חם בטירוף", ליסה קלטנגר, פרופסור חבר לאסטרונומיה ומנהלתמכון קארל סייגן, סיפרSpace.com. קלטנגר הוא מחבר שותף במחקר החדש, שהופיע ב-16 במאי ב-כתב עת אסטרופיזי.

אבל מקומות אחרים במערכת השמש ינחתו באזור טמפרטורה פחות קיצוני. אזור המגורים של השמש יעבור כלפי חוץ ויכלול את מסלולי צדק ושבתאי, על פי המחקר החדש.

מתחת לשכבות הקפואות העבות על פני הירח של שבתאי אנקלדוס וירחו של צדק אירופה, מדענים חושבים שזה אפשריחיים יכולים להתקיים באוקיינוסים של מים נוזליים. הגילוי של חיים מיקרוביאליים החיים בסביבות קיצוניות על פני כדור הארץ, כמו מתחת לשכבות קרח באנטארקטיקה, הגבירו את ההשערה הזו.

המחקר החדש מציע שכאשר השמש הופכת לענק אדום, החיים על אירופה וEnceladusיכול להפשיר, ותהיה לו סיכוי לשגשג על כוכב לכת שישכב באזור המגורים, אמר קלטנגר.

עבור כוכב כמו השמש שלנו, כוכב לכת עשוי לשבת באזור המגורים החדש במשך חצי מיליון שנה. אמנם זה אולי לא מספיק זמן על כוכב מרוחק, אבל זה יכול להיות מספיק זמן לחיים קבורים מתחת לקרח להגיח ולהתפתח למשהוניתן לזיהוי על ידי טלסקופים מבוססי כדור הארץ, אמר קלטנגר.

סביב הכוכבים המסיביים ביותר שנחשבו בעבודה החדשה (אלה בקטגוריה "A5", הכוללת כוכבים מאסיביים יותר מהשמש, אך לא את הכוכבים המסיביים ביותר ביקום), כוכב לכת עשוי להיות בשטח ה"חדש" למגורים אזור עד 200 מיליון שנה. כוכבים גדולים בוערים במהירות ובבהירות, אבל כוכבים קטנים יכולים להעיף בשלב הענק האדום להרבה יותר זמן. העבודה החדשה מראה שעבור כוכבים קטנים, כוכב לכת יכול לשבת באזור המגורים הענק האדום עד 9 מיליארד שנים. אם החיים יכולים להתפתח על פני כדור הארץתוך פחות מ-4 מיליארד שנים, למה לא על כוכב לכת סביב ענק אדום?

קלטנגר אמרה שהיא והמחבר שלה במאמר, רעמסס מ. רמירז, עמית מחקר במכון קארל סאגאן, הגישו מאמר שני לפרסום, שבו הם מספקים רשימה של 23 כוכבי ענק אדומים בתוך 100 שנות אור של כדור הארץ - מטרות פוטנציאליות עבור ציידי כוכבי לכת.

"אני מקווה שזה באמת יעורר מאמץ של אנשים שמחפשים כוכבי לכת, להסתכל גם על הכוכבים הישנים האלה עכשיו", אמרה. "כי אם הייתם יכולים למצוא חתימות של חיים על כוכב לכת כל כך מפותח - כוכב לכת שהוקפא - זה היה אומר לכם ש(חיים) יכולים להתחיל מתחת לפני הקרקע, וזה יהיה חלק מדהים מהסיפור."

בהסתכלות עוד יותר קדימה, זה יכול להיות שבני אדם יכולים לברוח לירחי שבתאי או צדק כאשרכדור הארץ הופך לבלתי ראוי למגורים, היא אמרה.

"אנשים כל הזמן אומרים, 'כשהשמש שלנו הופכת לכוכב חם גדול, אז אנחנו צריכים לעבור למאדים או למקומות אחרים'. אבל באמת, בפעם הראשונה, באמת חישבנו איפה המקום הזה ומתי", אמרה. "אם אתה רוצה לצאת לפלנטה, תרצה לדעת מתי אתה רוצה להיות איפה, וזה בעצם מה שמצאנו."

השטן נמצא בפרטים הקטנים

כדי לקבוע היכן יעבור אזור המגורים של כוכב כאשר הכוכב יתפתח לענק אדום, השתמשו קלטנגר ורמירז במודלים של כוכבים והתפתחותם שכבר קיימים. זה איפשר לחשב את עוצמת הבהירות של הכוכב, כמו גם את הטמפרטורה שלו, מה שמשפיע גם על מיקומו של האזור המיועד למגורים.

"זו הפעם הראשונה שבה אנחנו מקשרים את דגם הכוכב למודל של כוכב הלכת ורואים מה הוא עושה".

כוכבי לכת שחיים באזור המגורים אינם בהכרח ראויים למגורים לחיים כפי שאנו מכירים אותם -נוגה נמצאת ממש בתוך אזור המגורים של השמש, אבל זהאווירה עבה במיוחדלוכד חום על פני השטח וככל הנראה יהפוך את כוכב הלכת לבלתי ראוי למגורים, אפילו בתוך אזור המגורים. ובכל זאת, חיפוש אחר כוכבי לכת באזור המגורים הוא נקודת התחלה טובה בחיפוש אחר חיים.

קלטנגר ורמירז ידעו שיש משתנה אחד בכל החישוב הזה שיכול להפוך את שאר חומרי המחקר למעורפלים - אם הכוכב, כשהוא מתפשט לענק אדום, יפשיט את כל כוכבי הלכת הסמוכים מהאטמוספירה שלהם.

"זה אחד הדברים שלא ידענו", אמר קלטנגר. בפרט, היא אמרה שהעבודה החדשה היא הפעם הראשונה שמישהו הראה אם ​​כוכבי לכת סלעיים מעט פחות מאסיביים מכדור הארץ ואלומעט יותר מסיבי מכדור הארץ, יכולים להחזיק באטמוספרות שלהם כאשר כוכב האם שלהם מתפתח לענק אדום.

כוכבים מאבדים מסה כשהם הופכים לענקים אדומים, והמסה הזו מתפוצצת כלפי חוץ, כחלק ממה שנקרארוח כוכבים. העבודה החדשה מראה שכוכבי לכת מסוימים יאבדו את האטמוספירה שלהם במהלך האבולוציה - אלה הממוקמים קרוב מאוד לכוכב, ואלה עם כוח משיכה נמוך (כוח הכבידה של כוכב לכת עוזר לו "להחזיק" באטמוספירה שלו). אבל כוכבי לכת בעלי מסה מספקת, הממוקמים במרחק בטוח, יכולים לשמור על רוב האטמוספירה שלהם, אמר קלטנגר.

היו עוד גורמים מסבכים שצריך לקחת בחשבון, כמו העובדה שככל שהכוכב מאבד מסה, אחיזתו הכבידתית בכוכבי הלכת פוחתת. כתוצאה מכך, מסלולו של כוכב לכת סביב כוכב יתרחב ככל שהכוכב יהפוך לענק אדום. (מסיבה זו, כדור הארץ יימלט מלבלוע בשמש, לפי קלטנגר).

חוקרים עבדו בעבר על שאלת המגורים סביב כוכבים ישנים, אבל קלטננגגר אמר שמעולם לא נעשתה עבודה באמצעות מודלים שיכולים לחשוף פרטים על האופן שבו הכוכב וכוכבי הלכת יתפתחו יחד באמצעות שינוי כה דרסטי במערכת.

"זו הפעם הראשונה שבה אנחנו מקשרים את דגם הכוכב למודל של כוכב הלכת ורואים מה הוא עושה", אמרה. "השטן נמצא באמת בפרטים הקטנים. הדקירות הראשונות בו היו עבודה נהדרת כי הרעיון התחיל, אבל זה הרבה עבודה לעשות, ו[רמירז] ממש התכופף ועשה את זה".