Kunstnerens indtryk af en beboelig verden, der kredser om en rød dværg. (ESO/M. Kornmesser) På den store kosmiske skala er vores lille hjørne af universet ikke så specielt – denne idé ligger i hjertet af Kopernikansk princip . Alligevel er der et vigtigt aspekt ved vores planet, som faktisk er ejendommeligt: Vores sol er en gul dværg.
Fordi vores hjemmestjerne er det, vi kender mest fortroligt, ville det være fristende at antage, at gule og hvide dværgstjerner (FGK-dværge) er almindelige andre steder i kosmos. Men de er langt fra de mest mangfoldige stjerner i galaksen; netop den fjer hører hjemme i hætten på en anden type stjerne - rød dværg (M dværge).
Ikke alene udgør røde dværge så meget som 75 procent af alle stjerner i Mælkevejen er de meget køligere og længere levetid end stjerner som Solen. Levede meget, meget længere.
Vi forventer, at vores sol vil leve omkring 10 milliarder år; røde dværgstjerner forventes at leve billioner. Faktisk så længe, at ingen endnu har nået slutningen af deres hovedsekvenslevetid i løbet af hele 13,4 milliarder år siden Stort brag .
Da røde dværge er så mange og så stabile, og da vi ikke automatisk burde betragte os selv som kosmisk specielle, burde det faktum, at vi ikke kredser om en rød dværg, derfor være noget overraskende. Og alligevel, her er vi i kredsløb om en ikke så almindelig gul dværg.
Dette, ifølge et papir af astronomen David Kipping fra Columbia University, er Red Sky Paradox - en følge af Fermi paradoks , som sætter spørgsmålstegn ved, hvorfor vi endnu ikke har fundet andre former for intelligent liv, derude i det store brede univers.
'Løser dette paradoks' han skriver , 'ville afsløre vejledning til målretning af fremtidige fjernlivssansningseksperimenter og grænserne for liv i kosmos.'
Kunstnerens indtryk af planetsystemet, der kredser om den røde dværg TRAPPIST-1. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
Røde dværgstjerner er et attraktivt perspektiv for søgen efter udenjordisk liv. De brænder ikke så varmt som sollignende stjerner, hvilket betyder, at alle exoplaneter, der kredser om dem, skal være tættere på for at nå beboelige temperaturer. Til gengæld kunne dette gøre sådanne exoplaneter nemmere at finde og studere, da de kredser oftere om deres stjerner end Jorden gør Solen.
Faktisk har astronomer fundet en hel del stenede exoplaneter - som Jorden, Venus og Mars – kredser om røde dværgstjerner i denne beboelige zone. Og nogle af dem er endda relativt tætte. Det erfristende ting, og det ser bestemt ud til, at røde dværgstjerner burde være vært for liv i det mindste et eller andet sted, hvilket er grunden til, at astrobiologer leder efter.
I sit papir lægger Kipping fire resolutioner til Red Sky Paradox.
Opløsning I: Et usædvanligt resultat
Den første er, at vi bare er en mærkelig bold. Hvis hastighederne, hvormed livet opstår omkring begge stjernetyper, er ens, så er Jorden en afviger, og vores fremkomst i kredsløb om Solen var blot en tilfældig chance, én ud af 100.
Det ville skabe spændinger med det kopernikanske princip, som siger, at der ikke er nogen privilegerede observatører i universet, og at vores plads i det er ret normal. For os at være outliers ville antyde, at vores sted er ikke så normalt.
Dette svar er ikke umuligt, men det er heller ikke noget særligt tilfredsstillende. De tre andre opløsninger giver svar, der ikke kun er mere tilfredsstillende, de kunne faktisk testes.
Resolution II: Hæmmet liv under en rød himmel
Under denne resolution hævder Kipping, at gule dværge er mere beboelige end røde dværge, og som en konsekvens heraf opstår livet langt sjældnere omkring røde dværge - omkring 100 gange mindre. Der er masser af teoretiske beviser, der understøtter denne idé. Røde dværge har for eksempel en tendens til at være larmende, med masser af blusseraktivitet og har ikke en tendens til at haveJupiter-lignende planeter.
'Meget teoretisk arbejde har stillet spørgsmålstegn ved sandsynligheden af komplekst liv på M-dværge, med bekymringer vedrørende tidevandslåsning og atmosfærisk kollaps, øget eksponering for virkningerne af stjerneaktivitet, forlængede faser før hovedsekvensen og mangel på potentielt gavnlige Jupiter-størrelser ledsagere,' Kipping skrev .
'På dette grundlag er der gode teoretiske ræsonnementer til støtte for resolution II, selvom vi understreger, at den forbliver observationsmæssigt uverificeret.'
Kunstnerens indtryk af en rød dværg, der slipper en megaflare løs. (NASAs Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger)
Opløsning III: Et trunkeret vindue til komplekst liv
Her er argumentet, at livet simpelthen ikke har haft tid nok til at dukke op omkring røde dværgstjerner.
Dette kan virke kontraintuitivt, men det har at gøre med stjernens liv før hovedsekvensfasen, før den begynder at fusionere brint. I denne tilstand brænder stjernen varmere og lysere; for røde dværge holder den omkring en milliard år. I løbet af denne tid kan en løbsk permanent drivhuseffekt udløses på alle potentielt beboelige verdener.
Dette kan betyde, at vinduet for kompleks biologi til at dukke op på klippeplaneter på hvide og gule dværge er meget længere, end det er på røde dværge.
Opløsning IV: En mangel på lyserøde prikker
Endelig, selvom omkring 16 procent af røde dværge med exoplaneter er opført som værter for stenede exoplaneter i den beboelige zone, er disse verdener måske ikke så almindelige, som vi troede. Vores undersøgelser prøver de mest massive røde dværge, fordi de er de lyseste og nemmeste at studere; men hvad nu hvis de pirrende, som vi ved relativt lidt om, ikke har klippefyldte exoplaneter i beboelig zone?
Da de røde dværge med lav masse faktisk er de mest talrige, kan det betyde, at klippeexoplaneter i beboelig zone er 100 gange mindre almindelige omkring røde dværge, end de er omkring gule dværge.
'I dette tilfælde er intelligent liv sjældent blandt kosmos og gyder universelt mellem M- og FGK-dværge, men beboelige verdener er mindst to størrelsesordener mindre almindelige omkring M-dværge end FGK'er,' Kipping skrev .
'To størrelsesordener er en betydelig forskel, hvilket gør dette til en særlig interessant forklaring. Dette ville kræve, at langt størstedelen af mange kendte jordstore, tempererede planeter omkring M-dværge på en eller anden måde er ugæstfrie over for liv, eller at de sene type M-dværge (lav masse-ende) sjældent er vært for beboelige verdener.'
Kunstnerens indtryk af en beboelig verden, der kredser om den røde dværg Proxima Centauri. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
Det er endda muligt, at svaret ligger i flere af disse resolutioner, som ville tillade, at effekten på et hvilket som helst område er mindre udtalt. Og vi kan måske snart få bekræftelse. Efterhånden som vores teknologi forbedres, vil vi for eksempel bedre kunne se de røde dværgstjerner med lavere masse og lede efter planeter i kredsløb omkring dem.
Når vi har gjort det, kan vi, hvis vi finder stenede exoplaneter, se nærmere på deres potentielle beboelighed og afgøre, om de kredser i den beboelige zone, og om livet der kunne være blevet forhindret af stjerneprocesser.
'Ultimativt,' Kipping skrev , 'at løse det røde himmelparadoks er af central interesse for astrobiologi og SETI, med implikation om, hvilke stjerner vi skal dedikere vores ressourcer til, samt stille et grundlæggende spørgsmål om naturen og grænserne for livet i kosmos.'
Forskningen er publiceret i PNAS .