มันเป็นความจริงที่รู้จักกันดีว่าดาวทุกดวงมีอายุขัย สิ่งนี้เริ่มต้นด้วยการก่อตัวของพวกเขาจากนั้นดำเนินการต่อผ่านช่วงลำดับหลักของพวกเขา (ซึ่งถือว่าส่วนใหญ่ของชีวิตของพวกเขา) ก่อนที่จะตาย ในกรณีส่วนใหญ่ดาวฤกษ์จะขยายตัวเป็นขนาดปกติหลายร้อยเท่าเมื่อออกจากช่วงลำดับหลักของชีวิตในช่วงเวลาที่พวกเขาน่าจะกินดาวเคราะห์ใด ๆ ที่โคจรรอบพวกเขาอย่างใกล้ชิด
อย่างไรก็ตามสำหรับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ในระยะทางไกล (นอกเหนือจาก“ Frost Line” ของระบบ) โดยทั่วไปสภาพอาจอุ่นขึ้นพอที่พวกมันจะช่วยชีวิต และจากการวิจัยใหม่ซึ่งมาจาก Carl Sagan Institute ที่ Cornell University สถานการณ์นี้อาจคงอยู่ในระบบดาวฤกษ์บางดวงในระยะเวลาหลายพันล้านปีก่อให้เกิดชีวิตนอกโลกรูปแบบใหม่ทั้งหมด!
ในอีกประมาณ 5.4 พันล้านปีจากนี้ดวงอาทิตย์ของเราจะออกจากลำดับหลักของมัน เมื่อใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในแกนกลางหมดเถ้าฮีเลียมเฉื่อยที่สร้างขึ้นจะมีความไม่แน่นอนและยุบตัวภายใต้น้ำหนักของมันเอง สิ่งนี้จะทำให้แกนกลางร้อนขึ้นและหนาแน่นขึ้นซึ่งจะทำให้ดวงอาทิตย์มีขนาดโตขึ้นและเข้าสู่สิ่งที่เรียกว่าเฟสยักษ์แดงสาขา (RGB) ของวิวัฒนาการ
ช่วงเวลานี้จะเริ่มต้นด้วยดวงอาทิตย์ของเรากลายเป็น subgiant ซึ่งมันจะมีขนาดใหญ่ขึ้นเป็นสองเท่าในระยะเวลาประมาณครึ่งพันล้านปี จากนั้นจะใช้เวลาอีกครึ่งพันล้านปีในการขยายตัวอย่างรวดเร็วจนกระทั่งมันมีขนาดปัจจุบัน 200 เท่าและส่องสว่างได้หลายพันเท่า มันจะกลายเป็นดาวยักษ์แดงอย่างเป็นทางการในที่สุดก็ขยายไปถึงจุดที่มันโคจรรอบดาวอังคาร
ในขณะที่เราสำรวจในบทความก่อนหน้านี้ดาวเคราะห์โลกจะไม่รอดจากดวงอาทิตย์ของเรากลายเป็นดาวยักษ์แดง - ดาวพุธดาวศุกร์หรือดาวอังคารจะไม่รอด แต่นอกเหนือจาก "Frost Line" ซึ่งมันเย็นพอที่สารประกอบที่ระเหยได้ - เช่นน้ำ, แอมโมเนีย, มีเธน, คาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ - ยังคงอยู่ในสถานะแช่แข็ง, ยักษ์ก๊าซที่เหลืออยู่, ยักษ์น้ำแข็งและดาวเคราะห์แคระจะอยู่รอด . ไม่เพียงแค่นั้น แต่การละลายขนาดใหญ่จะเริ่มขึ้น
ในระยะสั้นเมื่อดาวฤกษ์ขยายตัว“ โซนที่เอื้ออาศัยได้” ของมันน่าจะทำแบบเดียวกันโดยรวมวงโคจรของดาวพฤหัสและดาวเสาร์ เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้สถานที่ซึ่งไม่เอื้ออำนวยก่อนหน้านี้ - เช่นดวงจันทร์ Jovian และ Cronian - อาจกลายเป็นที่อยู่อาศัย สิ่งนี้ถือเป็นความจริงสำหรับดาวฤกษ์อื่น ๆ ในจักรวาลซึ่งทั้งหมดนี้เป็นโชคชะตาที่กลายเป็นยักษ์แดงเมื่อพวกเขาใกล้จะสิ้นสุดอายุขัยของพวกเขา
อย่างไรก็ตามเมื่อดวงอาทิตย์ของเราไปถึงระยะสาขายักษ์แดงมันก็คาดว่าจะมีชีวิตที่ใช้งาน 120 ล้านปีเท่านั้น นี่เป็นเวลาไม่เพียงพอที่รูปแบบชีวิตใหม่จะปรากฎออกมามีวิวัฒนาการและซับซ้อนอย่างแท้จริง (เช่นมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น) แต่จากการศึกษาวิจัยล่าสุดที่ปรากฏใน วารสาร Astrophysical - บรรดาศักดิ์“ โซนที่อยู่อาศัยของดาวเรียงลำดับหลัก” - ดาวเคราะห์บางดวงอาจยังคงอาศัยอยู่รอบดาวฤกษ์ยักษ์แดงดวงอื่นในจักรวาลของเราได้นานขึ้น - มากถึง 9 พันล้านปีหรือมากกว่าในบางกรณี!
เพื่อให้เป็นเช่นนั้นในมุมมองเก้าพันล้านปีใกล้เคียงกับยุคปัจจุบันของโลกถึงสองเท่า ดังนั้นสมมติว่าโลกที่มีปัญหานั้นมีองค์ประกอบที่ถูกต้องพวกเขาจะมีเวลามากพอที่จะก่อให้เกิดรูปแบบใหม่และซับซ้อนของชีวิต ศาสตราจารย์ Lisa Kaltennegeris ผู้ร่วมเขียนการศึกษาก็เป็นผู้อำนวยการสถาบัน Carl Sagan เช่นกัน เธอจึงไม่ใช่คนแปลกหน้าในการค้นหาชีวิตในส่วนอื่น ๆ ของจักรวาล ตามที่เธออธิบายให้นิตยสารอวกาศทางอีเมล:
“ เราพบว่าดาวเคราะห์ - ขึ้นอยู่กับว่าดวงอาทิตย์ของพวกมันใหญ่เพียงใด (ดาวดวงเล็กกว่านี้ยิ่งดาวเคราะห์สามารถอยู่อาศัยได้นานขึ้น) สามารถอยู่ได้ดีและอบอุ่นนานถึง 9 พันล้านปี นั่นทำให้ดาวดวงเก่าเป็นสถานที่ที่น่าสนใจในการมองหาชีวิต มันอาจจะเริ่มต้นใต้พื้นผิว (เช่นในมหาสมุทรน้ำแข็ง) และเมื่อน้ำแข็งละลายก๊าซที่ชีวิตที่หายใจเข้าและออกสามารถหนีออกไปสู่ชั้นบรรยากาศได้ - สิ่งที่ทำให้นักดาราศาสตร์เลือกพวกมันเป็นลายเซ็นของชีวิต หรือสำหรับดาวที่เล็กที่สุดเวลาที่ดาวเคราะห์ที่เคยถูกแช่แข็งสามารถสวยและอบอุ่นได้มากถึง 9 พันล้านปี ชีวิตจึงอาจเริ่มต้นได้ในเวลานั้น”
โดยใช้แบบจำลองที่มีอยู่ของดาวและวิวัฒนาการของพวกเขา - คือหนึ่งมิติของสภาพภูมิอากาศรังสีไหลเวียนและตัวเอกรุ่นวิวัฒนาการ - สำหรับการศึกษาของพวกเขา Kaltenegger และรามิเรซมีความสามารถในการคำนวณระยะทางของโซนที่อาศัยอยู่นี้ (HZ) รอบชุดของการโพสต์หลักลำดับ (โพสต์ -ms) ดาว Ramses M. Ramirez - ผู้ร่วมงานวิจัยที่ Carl Sagan Institute และผู้เขียนหลักของเอกสาร - อธิบายกระบวนการวิจัยในนิตยสาร Space ผ่านอีเมล:
“ เราใช้แบบจำลองวิวัฒนาการดาวฤกษ์ที่บอกเราว่าปริมาณดาวฤกษ์ส่วนใหญ่คือความสว่างรัศมีและอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาเมื่อดาวมีอายุผ่านช่วงยักษ์แดง นอกจากนี้เรายังใช้แบบจำลองสภาพภูมิอากาศเพื่อคำนวณพลังงานที่ดาวแต่ละดวงส่งออกไปตามขอบเขตของเขตเอื้ออาศัย เมื่อรู้สิ่งนี้และความสว่างของดวงดาวที่กล่าวถึงข้างต้นเราสามารถคำนวณระยะทางสำหรับขอบเขตของโซนที่เอื้ออาศัยได้”
ในเวลาเดียวกันพวกเขาพิจารณาว่าการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ชนิดนี้จะส่งผลต่อบรรยากาศของดาวเคราะห์ของดาวได้อย่างไร เมื่อดาวฤกษ์ขยายตัวมันจะสูญเสียมวลและผลักมันออกไปด้านนอกในรูปของลมสุริยะ สำหรับดาวเคราะห์ที่โคจรใกล้กับดาวฤกษ์หรือผู้ที่มีแรงโน้มถ่วงของพื้นผิวต่ำพวกเขาอาจพบว่าบรรยากาศบางส่วนหรือทั้งหมดถูกระเบิดออกไป ในทางตรงกันข้ามดาวเคราะห์ที่มีมวลเพียงพอ (หรืออยู่ในตำแหน่งที่ปลอดภัย) สามารถรักษาบรรยากาศส่วนใหญ่ได้
“ ลมดวงดาวจากการสูญเสียครั้งใหญ่นี้กัดกร่อนบรรยากาศดาวเคราะห์ซึ่งเราคำนวณด้วยการทำงานของเวลา” รามิเรซกล่าว “ เมื่อดาวสูญเสียมวลระบบสุริยะจะรักษาโมเมนตัมเชิงมุมด้วยการเคลื่อนที่ออกไปด้านนอก ดังนั้นเรายังคำนึงถึงว่าวงโคจรเคลื่อนออกไปตามเวลาได้อย่างไร” ด้วยการใช้แบบจำลองที่รวมอัตราการสูญเสียของดาวฤกษ์และการสูญเสียชั้นบรรยากาศในช่วงระยะของดาวยักษ์แดง (RGB) และ Asymptotic Giant Branch (AGB) ของดาวพวกเขาสามารถกำหนดได้ว่ามันจะเล่นกับดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่สุดอย่างไร ดวงจันทร์สู่ซุปเปอร์เอิร์ ธ
สิ่งที่พวกเขาค้นพบคือดาวเคราะห์สามารถอยู่ในช่วงโพสต์ HSH สำหรับ eons หรือมากกว่านั้นขึ้นอยู่กับว่าดาวนั้นร้อนแค่ไหนและหาโลหะที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ของเรา ดังที่รามิเรซอธิบาย:
“ ผลลัพธ์หลักคือเวลาสูงสุดที่ดาวเคราะห์สามารถอยู่ในโซนร้อนแดงที่น่าอยู่ของดาวฤกษ์ร้อนนี้คือ 200 ล้านปี สำหรับดาวที่เจ๋งที่สุดของเรา (M1) เวลาสูงสุดที่ดาวเคราะห์สามารถอยู่ในเขตเอื้ออาศัยขนาดยักษ์สีแดงนี้คือ 9 พันล้านปี ผลลัพธ์เหล่านั้นมีระดับความเป็นโลหะใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ของเรา ดาวฤกษ์ที่มีเปอร์เซ็นต์โลหะสูงขึ้นจะใช้เวลานานในการหลอมอโลหะ (H, เขา .. ฯลฯ ) ดังนั้นเวลาสูงสุดเหล่านี้สามารถเพิ่มมากขึ้นได้มากถึงประมาณสองเท่า "
ภายในบริบทของระบบสุริยะของเรานี่อาจหมายความว่าในอีกไม่กี่พันล้านปีโลกเช่น Europa และ Enceladus (ซึ่งถูกสงสัยว่ามีชีวิตอยู่ใต้พื้นผิวน้ำแข็ง) อาจได้รับภาพที่กลายเป็นโลกที่อยู่อาศัยได้เต็มเปี่ยม รามิเรซสรุปอย่างสวยงาม:
“ นี่หมายความว่าโพสต์ - เมน - ลำดับนั้นเป็นอีกช่วงหนึ่งที่น่าสนใจของวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ ไม่นานหลังจากที่ระบบภายในของดาวเคราะห์ได้กลายเป็นพื้นที่รกร้างร้อนแรงโดยการขยายตัวของดาวยักษ์แดงที่กำลังขยายตัวอาจมีที่พำนักอาศัยไกลออกไปจากความวุ่นวาย หากพวกเขาเป็นโลกน้ำแข็งเช่นยูโรปาน้ำแข็งจะละลายและอาจเปิดเผยชีวิตที่มีมาก่อน ชีวิตที่มีอยู่ก่อนหน้านั้นอาจถูกตรวจพบได้โดยภารกิจ / กล้องโทรทรรศน์ในอนาคตเพื่อค้นหาชีวประวัติในชั้นบรรยากาศ.”
แต่บางทีสิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุดจากการศึกษาวิจัยของพวกเขาก็คือข้อสรุปว่าดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ภายในเขตโพสต์ - MS ที่อยู่อาศัยของดาวฤกษ์จะทำเช่นนั้นในระยะทางที่จะทำให้ตรวจจับได้โดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพโดยตรง ดังนั้นไม่เพียง แต่โอกาสในการค้นหาชีวิตรอบดาวฤกษ์ที่มีอายุมากกว่าดีกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้เราไม่ควรมีปัญหาในการหาดาวโดยใช้เทคนิคการล่าดาวเคราะห์นอกระบบในปัจจุบัน!
นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่า Kaltenegger และ Dr. Ramirez ได้ส่งบทความชุดที่สองเพื่อเผยแพร่ซึ่งมีรายชื่อดาวยักษ์แดง 23 ดวงภายใน 100 ปีแสงของโลก การรู้ว่าดาวเหล่านี้ทั้งหมดอยู่ในย่านดาวฤกษ์ของเราสามารถมีโลกที่ค้ำจุนชีวิตไว้ในโซนที่เอื้ออาศัยได้ของพวกเขาควรจะให้โอกาสเพิ่มเติมแก่นักล่าดาวเคราะห์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
และอย่าลืมตรวจสอบวิดีโอนี้จาก Cornellcast ที่ศาสตราจารย์ Kaltenegger แบ่งปันสิ่งที่เป็นแรงบันดาลใจในความอยากรู้ทางวิทยาศาสตร์ของเธอและวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ของ Cornell ทำงานเพื่อค้นหาข้อพิสูจน์ของชีวิตนอกโลก
