Olemme tällä hetkellä löytäneet 867 erilaista eksoplaneettoa, mutta emme ole vielä selvittäneet, onko yhdessä niistä elämää. Miten tähtitieteilijät tekevät tämän päätöksen? He tarkastelevat asioita, kuten sen koostumusta, rataominaisuuksia, ilmakehää ja mahdollisia kemiallisia vuorovaikutuksia. Vaikka happea on universumissa suhteellisen runsaasti, sen löytäminen kaukaisen planeetan ilmakehästä voi viitata sen asuinkelpoisuuteen, koska sen läsnäolo – suurina määrinä – merkitsisi elämän todennäköisyyttä.
Mutta mistä katsoa ensin? Uusi tutkimus osoittaa, että voimme havaita happea sellaisen asuttavan planeetan ilmakehästä, joka kiertää valkoista kääpiötä – kuolemassa olevaa tähteä – paljon helpommin kuin Maan kaltaisen planeetan, joka kiertää Auringon kaltaista tähteä.
'Maan ulkopuolisten biologisten tunnusmerkkien etsimisessä ensimmäisten tutkimiemme tähtien tulisi olla valkoisia kääpiöitä', sanoi Avi Loeb, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) -teoreetikko ja Institute for Theory and Computation -instituutin johtaja.
Loeb ja hänen kollegansa Dan Maoz Tel Avivin yliopistosta arvioivat, että 500 lähimmän valkoisen kääpiön tutkimus voisi havaita yhden tai useamman asumiskelpoisen maapallon.
Potentiaaliset asuttavat eksoplaneetat, 18. helmikuuta 2013. Luotto: The Planetary Habitability Labbratory at UPR/Arecibo.
Auringon kaltaisista tähdistä tulee valkoinen kääpiö, kun ne ovat käyttäneet ydinpolttoaineensa loppuun. Se puhaltaa pois ulkokerroksiaan jättäen jälkeensä kuuman ytimen, joka voi olla suunnilleen Maan kokoinen. Se jäähtyy ja haalistuu hitaasti ajan myötä, mutta se voi säilyttää lämpöä riittävän kauan lämmittääkseen läheistä maailmaa miljardeja vuosia.
Tällä hetkellä useimmat löytämämme planeetat kiertävät lähellä emotähdeään, koska tähtitieteilijät löytävät planeetat astrometriaa käyttämällä planeetan tähteen kohdistuvan gravitaatiovaikutuksen perusteella, mikä saa sen heilumaan aina niin vähän. Massiiviset planeetat, jotka ovat lähellä tähteä, vaikuttavat eniten, joten ne on helpoin havaita.
Fotometrian avulla tähtitieteilijät näkevät, että tähti lähettää valon määrän, kun planeetta kulkee tähden edestä. Koska valkoinen kääpiö on suunnilleen samankokoinen kuin Maa, Maan kokoinen planeetta estäisi suuren osan valostaan ja antaisi ilmeisen signaalin. Fotometria eli transit-menetelmä on osoittautunut parhaaksi tavaksi löytää eksoplaneettoja.
Valkoinen kääpiö on paljon pienempi ja himmeämpi kuin Aurinko, ja planeetan pitäisi olla paljon lähempänä, jotta sen pinnalla olisi nestemäistä vettä, joten valkoisen kääpiötähden ympärillä olevat planeetat olisi helpompi havaita. Asuttava planeetta kiertäisi valkoisen kääpiön kerran 10 tunnin välein noin miljoonan mailin etäisyydellä.
Vielä tärkeämpää on, että voimme tutkia vain läpikulkuplaneettojen ilmakehää. Kun valkoisen kääpiön valo paistaa planeetan kuvailevaa kiekkoa ympäröivän ilmarenkaan läpi, ilmakehä imee tähtivaloa. Tämä jättää kemiallisia sormenjälkiä, jotka osoittavat, sisältääkö ilma vesihöyryä tai jopa elämän merkkejä, kuten happea.
Mutta on varoitus: ennen kuin tähdestä tulee valkoinen kääpiö, se turpoaa punaiseksi jättiläiseksi, nielaisemalla ja tuhoten kaikki lähellä olevat planeetat. Siksi planeetan pitäisi saapua asuttavalle alueelle sen jälkeen, kun tähti on kehittynyt valkoiseksi kääpiöksi. Joko se vaeltaisi tähtiä kohti kaukaisemmalta kiertoradalta tai olisi uusi planeetta, joka muodostuisi jäljelle jääneestä pölystä ja kaasusta.
Emme kuitenkaan ole vielä löytäneet eksoplaneettaa valkoisen kääpiön ympäriltä, vaikka Loebin ja Moazin mukaan valkoisten kääpiöiden pinnalla olevien raskaiden alkuaineiden runsaus viittaa siihen, että merkittävällä osalla niistä on kiviplaneettoja.
Tarvitsemme paremman silmän taivaalla löytääksemme planeettoja valkoisten kääpiöiden ympäriltä, sanovat Loeb ja Maoz, ja James Webbin avaruusteleskooppi (JWST), joka on suunniteltu laukaistavaksi tämän vuosikymmenen loppuun mennessä, lupaa haistaa näiden vieraiden maailmojen kaasut. .
Loeb ja Maoz loivat synteettisen spektrin, joka toisti sen, mitä JWST näkisi, jos se tutkisi valkoista kääpiötä kiertävää asuttavaa planeettaa. He havaitsivat, että sekä happi että vesihöyry olisivat havaittavissa vain muutaman tunnin kokonaishavaintoajalla.
'JWST tarjoaa parhaan toivon löytää asuttu planeetta lähitulevaisuudessa', sanoi Maoz.
James Webb -avaruusteleskooppi. Kiitos: NASA
Viimeaikainen tutkimus CfA:n tähtitieteilijät Courtney Dressing ja David Charbonneau osoittivat, että lähin asuttava planeetta kiertää todennäköisesti punaista kääpiötähtä (viileä, pienimassainen tähti, jossa on käynnissä ydinfuusio). Koska punainen kääpiö, vaikkakin pienempi ja himmeämpi kuin Aurinko, on paljon suurempi ja kirkkaampi kuin valkoinen kääpiö, sen häikäisy peittäisi kiertävän planeetan ilmakehästä tulevan heikon signaalin. JWST:n olisi tarkkailtava satoja tunteja läpikulkua, jotta hänellä olisi toivoa analysoida ilmakehän koostumusta.
'Vaikka lähin asuttava planeetta saattaa kiertää punaista kääpiötähtä, lähin planeetta, jonka voimme helposti osoittautua eläväksi, saattaa kiertää valkoista kääpiötä', Loeb sanoi.
Lähde: CfA
