Парадокс красного неба заставит задуматься о нашем месте во Вселенной

В большом космическом масштабе наш маленький уголок Вселенной не такой уж особенный — эта идея лежит в основе Принцип Коперника. Однако есть один важный аспект нашей планеты, который по-настоящему странен: наше Солнце — желтый карлик.

Поскольку наша звезда — это то, что мы знаем так близко, было бы заманчиво предположить, что желтые и белые карликовые звезды (карлики FGK) обычны во вселенной. Однако это далеко не самые многочисленные звезды в галактике. Это перо принадлежит к покрову другого типа звезд — красных карликов (M-карлики).

Красные карлики не постигают одну и ту же судьбу 75 процентов Из всех звезд Млечного Пути она самая холодная и самая долгоживущая, чем такие звезды, как Солнце. Намного более долгая жизнь.

Мы ожидаем, что наше Солнце проживет около 10 миллиардов лет; Ожидается, что красные карлики будут жить триллионами. Фактически, настолько долго, что ни один из них еще не достиг конца жизни на главной последовательности за все 13,4 миллиарда лет назад. великий взрыв.

Поскольку красных карликов так много и они очень стабильны, и поскольку мы не должны автоматически считать себя космологически особенными, тот факт, что мы не вращаемся вокруг красного карлика, должен вызывать некоторое удивление. Однако вот мы и кружимся вокруг необычного желтого карлика.

это, Согласно статье По словам астронома Дэвида Киппинга из Колумбийского университета, это парадокс Красного неба — следствие Парадокс Ферми, который задается вопросом, почему мы до сих пор не нашли никаких других форм разумной жизни, обнаруженных в огромной необъятной вселенной.

«Разрешая этот парадокс», он пишет, «раскроет руководство по нацеливанию будущих экспериментов по дистанционному зондированию жизни и границам жизни во Вселенной».

Вид художника на планетную систему, вращающуюся вокруг красного карлика TRAPPIST-1. (Марк Гарлик / Библиотека научных фотографий / Getty Images)

Красные карлики — прекрасная возможность для поиска внеземной жизни. Они не горят так же горячо, как звезды, подобные солнцу, а это означает, что любые экзопланеты, вращающиеся вокруг них, должны быть ближе, чтобы достичь пригодных для жизни температур. В свою очередь, это может упростить поиск и изучение любой из этих экзопланет, поскольку они вращаются вокруг своих звезд чаще, чем Земля вращается вокруг Солнца.

Фактически, астрономы нашли довольно много скалистых экзопланет, таких как Земля, Венера И Марс Он вращается вокруг красных карликов в этой обитаемой зоне. Некоторые относительно близки. Это сбивает с толку, и похоже, что красные карлики, по крайней мере, должны где-то жить, поэтому астробиологи проводят исследования.

В своей статье Киппинг излагает четыре решения парадокса красного неба.

Первое решение: экстраординарный результат

Во-первых, мы просто странный, странный шар. Если скорость появления жизни вокруг обоих типов звезд схожа, Земля находится далеко, и наше появление вокруг Солнца было случайным, шанс один из 100.

Это создаст противоречие с принципом Коперника, который гласит, что во Вселенной нет отдельных наблюдателей и что наше место в ней очень естественно. Для нас быть экстремистами может означать, что наше место Нет Очень естественно.

Этот ответ не является невозможным, но это не особенно удовлетворительный ответ. Три других решения дают ответы, которые не только более удовлетворительны, но и могут быть действительно проверены.

Резолюция 2: Предотвратить жизнь под красным небом

В соответствии с этим решением Киппинг утверждает, что желтые карлики более пригодны для жизни, чем красные карлики, и в результате вокруг красных карликов появляется гораздо меньше жизни — примерно в 100 раз меньше. Есть много теоретических доказательств, подтверждающих эту идею. Красные карлики, например, обычно шумные, светящиеся, и у них нет планет, подобных Юпитеру.

Многие теоретические работы ставят под сомнение правдоподобие сложной жизни на карликах M, с озабоченностью, связанной с отключением приливов и атмосферным коллапсом, повышенной восприимчивостью к эффектам звездной активности, расширенными первичными фазами до последовательности и недостатком потенциальных выгод. Юпитерразмер друзей » Киппинг Книги.

«Исходя из этого, есть хорошие теоретические аргументы в пользу второго решения, хотя мы утверждаем, что оно остается нереализованным с точки зрения наблюдения».

Художественный образ красного карлика, излучающего массивное свечение. (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / С. Весингер)

Решение третье: разбитое окно в сложную жизнь

Аргумент здесь в том, что жизни просто не хватило времени, чтобы появиться вокруг красных карликов.

Это может показаться нелогичным, но это связано с предшествующей первичной последовательностью жизни звезды до того, как она начала синтезировать водород. В этом случае звезда горит все жарче и ярче; У красных карликов они существуют около миллиарда лет. За это время на любых потенциально обитаемых мирах может возникнуть внезапный постоянный парниковый эффект.

Это может означать, что окно для появления сложной биологии на каменистых планетах на белых и желтых карликах намного больше, чем на красных карликах.

Четвертая резолюция: редкость слабых красных точек

Наконец, хотя около 16 процентов красных карликов с экзопланетами указаны как содержащие скалистые экзопланеты в обитаемой зоне, эти миры, вероятно, не так распространены, как мы думали. В наших обзорах отбираются самые массивные красные карлики, потому что они самые яркие и простые для изучения; Но что, если бы у инопланетных планет, о которых мы знаем относительно мало, не было скалистых экзопланет в обитаемой зоне?

Поскольку маломассивные красные карлики на самом деле являются наиболее многочисленными, это может означать, что скалистые экзопланеты в обитаемой зоне в сто раз реже встречаются вокруг красных карликов, чем желтые карлики.

«В этом случае разумная жизнь редка во Вселенной и распространяется по всему миру между M карликами и FGK, но обитаемые миры вокруг M карликов как минимум на два порядка меньше распространены, чем FGK», Киппинг Книги.

«Разница в два порядка величины является существенной разницей, которая делает эту интерпретацию особенно интересной. Для этого необходимо, чтобы подавляющее большинство известных планет размером с Землю и умеренного климата вокруг M-карликов несколько негостеприимны для жизни, или что поздний тип редко является хозяином M-карликов. (низкая масса) обитаемые миры.

Представление художника об обитаемом мире, вращающемся вокруг красного карлика Проксимы Центавра. (Марк Гарлик / Библиотека научных фотографий / Getty Images)

Возможно даже, что ответ кроется во многих из этих решений, которые сделают влияние в любой области менее очевидным. Возможно, вскоре мы получим подтверждение. Например, по мере совершенствования нашей технологии мы сможем лучше видеть маломассивные красные карлики и искать планеты на орбите вокруг них.

Сделав это, если мы найдем скалистые экзопланеты, мы сможем более внимательно изучить их потенциальную обитаемость, определить, вращаются ли они в обитаемой зоне и не препятствовали ли жизни там звездные процессы.

«наконец-то,» Киппинг Книги«Разрешение парадокса красного неба имеет центральное значение для астробиологии и SETI, с включением звезд, которым мы посвящаем наши ресурсы, а также с поднятием фундаментального вопроса о природе и пределах жизни во Вселенной».

Поиск был опубликован в PNAS.