In der Vergangenheit ist die Zahl der bekannten Exoplaneten explodiert, mit 4093 bestätigt Erkennungen bisher (und andere 4.727 Kandidaten warten auf Bestätigung). Mit der Entdeckung so vieler Planeten, die Dutzende, Hunderte oder sogar Tausende von Lichtjahren entfernt sind, wurde verständlicherweise viel Aufmerksamkeit auf unsere nächsten stellaren Nachbarn gelenkt. Könnten Planeten direkt nebenan sein, mit der Möglichkeit, dass auch dort Leben ist?
Während vor kurzem ein potenziell bewohnbarer Planet um Proxima Centauri ( Nächstes b ), bleibt Alpha Centauri so etwas wie ein Fragezeichen. Aber danke an a Kürzlich durchgeführte Studie vom Georgia Institute of Technology (GIT) könnten wir der Feststellung, ob dieses Nachbarsystem Leben unterstützt, näher kommen. In einer Wendung ergab die Studie, dass einer der Sterne im Doppelsternsystem eher bewohnbar ist als der andere.
Die Studium, ' Schräge Evolution zirkumstellarer Planeten in sonnenähnlichen stellaren Binärdateien “, erschien vor kurzem in derAstrophysikalisches Journalund wurde finanziert durch die Exobiologie-Programm der NASA . Die Studie wurde geleitet von Billy Quarles , ein Forscher am Center for Relativistic Astrophysics, und schlossen Prof. Gongjie Li vom Center for Relativistic Astrophysics des GIT und Jack Lissauer vom Ames Research Center der NASA ein.
Die künstlerische Darstellung zeigt den Planeten Proxima b, der den Roten Zwergstern Proxima Centauri, den dem Sonnensystem am nächsten gelegenen Stern, umkreist. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser
Genau genommen sind einzelne Sterne mit einem System aus mehreren Planeten (wie unser Sonnensystem) recht selten. Binäre Systeme wie Alpha Centauri hingegen sind weit verbreitet. Dieses System besteht aus Alpha Centauri A, einem gelben Stern vom Typ G, der etwas größer als unsere Sonne ist, und Alpha Centauri B – einem orangefarbenen Stern vom Typ K, der näher an unserer Sonne liegt.
Im Jahr 2012 dachten Astronomen, sie hätten einen Kandidaten für einen Exoplaneten entdeckt, der um Alpha Centauri B (als Alpha Centauri Bb bezeichnet) kreist. Leider führten spätere Analysen dazu, dass Astronomen bis 2015 bekannt gaben, dass dies ein falsch positives Ergebnis war, das wahrscheinlich nur ein falscher war „Geister“ in der Datenanalyse . Ein möglicher planetarischer Transit wurde 2013 festgestellt, aber es war angeblich zu nah zu seiner primären, um das Leben zu unterstützen.
Um festzustellen, ob Alpha CentaurikönntenBewohnbare Planeten haben, die sie umkreisen, modellierte das Team von Astrophysikern einen theoretischen Zwilling der Erde in ein binäres System. Dies bestand darin, gegenüberzustellen, wie sich die axiale Neigung der Erde (auch bekannt als Schiefe) im Laufe der Zeit mit der Variation der axialen Neigung des Mars ändert. Dann modellierten sie die Erde in Alpha Centauri A und Bs Zirkumsolare bewohnbare Zonen (auch bekannt als Goldlöckchen-Zonen).
Während beide Planeten ähnlich geneigt sind – 23,4° gegenüber 25,19° zu ihrer Bahnebene – hat sich die Schiefe des Mars im Laufe der Zeit stärker verändert. Und während die Stabilität der schiefen Schwankungen der Erde im Laufe der Zeit ein stabiles Klima gewährleistet hat, waren die ausgeprägteren Schwankungen des Mars ein wichtiger Faktor bei seinem Übergang von einer wärmeren, feuchteren Welt zu dem kalten und unwirtlichen Ort, der er heute ist.
Die beiden hellsten Sterne des Sternbildes Centaurus – (links) Alpha Centauri und (rechts) Beta Centauri. Der schwache rote Stern in der Mitte des roten Kreises ist Proxima Centauri. Bildnachweis: Wikipedia Commons/Skatebiker
Grundsätzlich sind Veränderungen in der Schiefe der Erde dafür verantwortlich, dass die Erde Eiszeiten und warme Epochen (auch bekannt als Eis- und Zwischeneiszeiten) erlebt. Die Präzession der Erdneigung ist jedoch sanft und langsam und variiert im Laufe von 41.000 Jahren zwischen 22,1° und 24,5°. Diese Arten von langfristigen Übergängen haben den Lebensformen genügend Zeit gegeben, sich anzupassen und zu entwickeln, und haben auch verhindert, dass jede Periode zu lang oder extrem wird.
Die Marsachse hingegen präzediert alle 2 Millionen Jahre zwischen 10° und 60°. Bei einer Neigung von 10° kondensiert die Atmosphäre an den Polen und lässt sowohl Wasserdampf als auch Kohlendioxid erstarren, wodurch sich das Eis ausdehnt. Bei einer Neigung von 60° würde der Mars eher einen Eisgürtel um seinen Äquator bilden, wo er sonst viel wärmer ist und im Sommer mittags Oberflächentemperaturen von bis zu 35 ° C (95 ° F) hat.
Auch die Anwesenheit des Mondes spielt eine Rolle, da seine Anziehungskraft dazu beiträgt, unsere Achse zu stabilisieren. Ohne den Mond würden die gravitativen Wechselwirkungen der Erde mit Merkur, Venus, Mars und Jupiter zu wilderen Veränderungen unserer Neigung führen. „Wenn wir den Mond nicht hätten, könnte die Neigung der Erde um etwa 60 Grad variieren“, sagte Quarles kürzlich in einem GIT-News-Geschichte . „Wir würden vielleicht wie der Mars aussehen, und die Präzession seiner Achse scheint zum Verlust der Atmosphäre beigetragen zu haben.“
Während die Studie Variationen einer Exo-Erde modellierte, die einen der Sterne umkreist, konzentrierte sie sich hauptsächlich auf einen erdähnlichen Planeten, der in der bewohnbaren Zone um B kreist, wobei A der umkreisende Stern ist. Während Alpha Centauri A in dieser Simulation relativ gut abgeschnitten hat, waren die Ergebnisse für Alpha Centauri B nicht ermutigend – sie zeigten, dass ein erdähnlicher Exoplanet unwahrscheinlich in der Lage sein würde, Leben zu unterstützen.
Ein Vergleich der projizierten bewohnbaren Zone von Alpha Centauri A und B. Bildnachweis: PHL/UPR Arecibo
Kurz gesagt, Alpha Centauri A und B umkreisen einander in ungefähr der gleichen Entfernung wie Uranus und unsere Sonne, die in einem Doppelsternsystem sehr nahe ist. Die stark elliptische Umlaufbahn von A mit B führt dazu, dass es nahe an B vorbeifliegt, bevor es sich weit entfernt, was eine starke Gravitationsschleuder erzeugt. Bei der Modellierung überwältigte dieser Effekt die eigene Dynamik der Exo-Erde, was dazu führte, dass ihre Neigung und Umlaufbahn stark variierten.
Selbst die Anwesenheit eines großen Satelliten wie unseres eigenen Mondes verbesserte die Situation für die Exo-Erde nicht. Tatsächlich wurde es sogar noch schlimmer, da es zur axialen Instabilität beitrug. Wie Quarles erklärte:
„Der größte Effekt, den Sie sehen würden, sind Unterschiede in den Klimazyklen in Bezug auf die Länge der Umlaufbahn. Anstatt wie auf der Erde alle 100.000 Jahre Eiszeiten zu haben, können sie alle 1 Million Jahre kommen, schlimmer sein und viel länger dauern.“
Mit diesen Ergebnissen erweiterte das Team dann seine Studie, um mehr Sternsysteme zu umfassen. Eigentlich sind Einzelsternsysteme mit mehreren Planeten (wie das Sonnensystem) eher selten. Inzwischen sind Mehrsternsysteme weit verbreitet, wobei etwa 50% der Sterne im bekannten Universum scheinbar binäre Begleiter haben.
Die künstlerische Darstellung zeigt ein verfinsterndes Doppelsternsystem. Bildnachweis: ESO/L. Calçada.
Daraus stellte das Team fest, dass 87% der „erdähnlichen“ Exoplaneten, die sich in Systemen befinden, wahrscheinlich eine ähnliche axiale Neigung wie die der Erde haben – die stabil bei 23,4° geneigt ist. Darüber hinaus stellten sie fest, dass bei binären Systemen im allgemeineren Sinne die Wahrscheinlichkeit, dass Pflanzen sanfte Präzessionen in ihrer Schiefe erfahren würden, erheblich zunahm. sagte Prof. Li:
„Im Allgemeinen ist der Abstand zwischen den Sternen in Doppelsternsystemen größer, und dann hat der zweite Stern weniger Einfluss auf das Modell der Erde. Die Eigenbewegungsdynamik des Planeten dominiert andere Einflüsse, und Schiefe hat normalerweise eine geringere Variation. Das ist also ziemlich optimistisch.“
Trotzdem schlechte Nachrichten für Alpha Centauri, insbesondere für alle Planeten, die B umkreisen könnten. Es sind auch schlechte Nachrichten für diejenigen, die hoffen, in nicht allzu ferner Zukunft eine Mission dorthin zu schicken, um nach Lebenszeichen zu suchen – wie zum Beispiel Durchbruch Starshot . Es gab jedoch einen Hoffnungsschimmer in der Studie, da das Modell zeigte, dass ein Planet mit der richtigen Orbitalmechanik Leben unterstützen kann
„Planetenbahn und Spin müssen relativ zur binären Bahn genau richtig präzedieren. Da ist dieser kleine Sweet Spot“, sagte Quarles.'Wir haben simuliert, wie es um andere Doppelsterne mit mehreren Variationen der Massen der Sterne, der Umlaufbahnqualitäten usw. aussehen würde. Die Gesamtbotschaft war positiv, aber nicht für unseren nächsten Nachbarn.“
Es ist eine Art gute Nachrichten/schlechte Nachrichten Situation. Während es ein wenig entmutigend ist zu glauben, dass Alpha Centauri möglicherweise keine bewohnbaren Planeten hat (was auch für Proxima b der Fall zu sein scheint), ist es gut zu wissen, dass 50% der Sterne im bekannten Universum eine Chance haben, dies zu unterstützen Leben. Letztendlich geht es bei der Suche nach außerirdischem Leben (ganz zu schweigen von außerirdischer Intelligenz) nur um Zahlen!
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