È risaputo che tutte le stelle hanno una durata. Questo inizia con la loro formazione, poi continua attraverso la fase della sequenza principale (che costituisce la maggior parte della loro vita) prima di finire con la morte. Nella maggior parte dei casi, le stelle si gonfieranno fino a diverse centinaia di volte le loro dimensioni normali man mano che escono dalla fase della sequenza principale della loro vita, durante il quale probabilmente consumeranno tutti i pianeti che orbitano vicino a loro.
Tuttavia, per i pianeti che orbitano attorno alla stella a grandi distanze (al di là della "Linea di gelo" del sistema, in sostanza), le condizioni potrebbero effettivamente diventare abbastanza calde da consentire loro di sostenere la vita. E secondo una nuova ricerca che proviene dal Carl Sagan Institute della Cornell University, questa situazione potrebbe durare per alcuni sistemi stellari per miliardi di anni, dando vita a forme completamente nuove di vita extra-terrestre!
Tra circa 5,4 miliardi di anni, il nostro Sole uscirà dalla fase di sequenza principale. Avendo esaurito l'idrogeno nel suo nucleo, la cenere di elio inerte che si è accumulata lì diventerà instabile e collasserà sotto il suo stesso peso. Ciò farà riscaldare il nucleo e renderlo più denso, il che a sua volta farà crescere le dimensioni del Sole ed entrare nella cosiddetta fase Red Giant-Branch (RGB) della sua evoluzione.
Questo periodo inizierà con il nostro Sole che diventa un subgigante, nel quale raddoppierà lentamente di dimensioni nel corso di circa mezzo miliardo di anni. Trascorrerà quindi i prossimi mezzo miliardo di anni espandendosi più rapidamente, fino a raggiungere 200 volte la sua dimensione attuale e diverse migliaia di volte più luminosa. Sarà quindi ufficialmente una stella gigante rossa, che alla fine si espanderà fino al punto in cui oltrepassa l'orbita di Marte.
Come abbiamo esplorato in un precedente articolo, il pianeta Terra non sopravviverà al nostro Sole che diventerà un Gigante Rosso - né Mercurio, Venere o Marte. Ma al di là della "Frost Line", dove fa abbastanza freddo che i composti volatili - come acqua, ammoniaca, metano, anidride carbonica e monossido di carbonio - rimangono congelati, i giganti gassosi, i giganti del ghiaccio e i pianeti nani sopravvivranno . Non solo, ma si scatenerà un disgelo massiccio.
In breve, quando la stella si espande, la sua "zona abitabile" probabilmente farà lo stesso, includendo le orbite di Giove e Saturno. Quando ciò accade, luoghi precedentemente inabitabili - come le lune gioviane e croniche - potrebbero improvvisamente diventare abitabili. Lo stesso vale per molte altre stelle nell'Universo, che sono tutte destinate a diventare Giganti Rossi mentre si avvicinano alla fine della loro vita.
Tuttavia, quando il nostro Sole raggiunge la fase del Ramo Gigante Rosso, si prevede che rimarranno solo 120 milioni di anni di vita attiva. Questo non è abbastanza tempo per far emergere, evolvere e diventare veramente complesse nuove forme di vita (cioè come gli umani e altre specie di mammiferi). Ma secondo un recente studio di ricerca che è apparso in Il diario astrofisico - intitolata "Habitable Zone of Post-Main Sequence Stars" - alcuni pianeti potrebbero essere in grado di rimanere abitabili attorno ad altre stelle giganti rosse nel nostro Universo per molto più tempo - fino a 9 miliardi di anni o più in alcuni casi!
Per dirlo in prospettiva, nove miliardi di anni sono vicini al doppio dell'attuale era della Terra. Supponendo quindi che anche i mondi in questione abbiano il giusto mix di elementi, avranno tempo sufficiente per dare vita a nuove e complesse forme di vita. La coautrice dello studio, la professoressa Lisa Kaltennegeris, è anche direttrice del Carl Sagan Institute. Come tale, non è estranea alla ricerca della vita in altre parti dell'Universo. Come ha spiegato a Space Magazine via e-mail:
"Abbiamo scoperto che i pianeti - a seconda di quanto è grande il loro Sole (più piccola è la stella, più a lungo il pianeta può rimanere abitabile) - può rimanere bello e caldo fino a 9 miliardi di anni. Ciò rende una vecchia stella un posto interessante in cui cercare la vita. Avrebbe potuto iniziare la sottosuperficie (ad es. In un oceano ghiacciato) e poi quando il ghiaccio si scioglie, i gas che la vita espira dentro e fuori possono sfuggire nell'atmosfera - ciò che consente agli astronomi di raccoglierli come segni di vita. O per le stelle più piccole, il tempo in cui un pianeta precedentemente congelato può essere bello e caldo è fino a 9 miliardi di anni. Quindi la vita potrebbe anche potenzialmente iniziare in quel momento. "
Utilizzando modelli esistenti di stelle e la loro evoluzione - ovvero il clima radiativo-convettivo monodimensionale e modelli evolutivi stellari - per il loro studio, Kaltenegger e Ramirez sono stati in grado di calcolare le distanze delle zone abitabili (HZ) attorno a una serie di sequenze post-principali (post-MS) stelle. Ramses M. Ramirez - un ricercatore associato al Carl Sagan Institute e l'autore principale del documento - ha spiegato il processo di ricerca a Space Magazine via e-mail:
“Abbiamo usato modelli evolutivi stellari che ci dicono come le quantità stellari, principalmente la luminosità, il raggio e la temperatura, cambiano nel tempo man mano che la stella invecchia attraverso la fase del gigante rosso. Abbiamo anche usato un modello climatico per calcolare quanta energia ogni stella emette ai confini della zona abitabile. Conoscendo questo e la luminosità stellare menzionata sopra, possiamo calcolare le distanze da questi confini di zona abitabili. "
Allo stesso tempo, hanno considerato come questo tipo di evoluzione stellare potrebbe influenzare l'atmosfera dei pianeti della stella. Quando una stella si espande, perde massa e la espelle verso l'esterno sotto forma di vento solare. Per i pianeti che orbitano vicino a una stella, o quelli che hanno una bassa gravità superficiale, possono trovare alcune o tutte le loro atmosfere spazzate via. D'altra parte, i pianeti con una massa sufficiente (o posizionati a una distanza di sicurezza) potrebbero mantenere la maggior parte delle loro atmosfere.
"I venti stellari di questa perdita di massa erodono le atmosfere planetarie, che calcoliamo anche in funzione del tempo", ha affermato Ramirez. “Quando la stella perde massa, il sistema solare conserva il momento angolare muovendosi verso l'esterno. Quindi, prendiamo anche in considerazione il modo in cui le orbite si spostano nel tempo. " Usando modelli che incorporavano il tasso di perdita stellare e atmosferica durante le fasi della stella Red Giant Branch (RGB) e Asymptotic Giant Branch (AGB), furono in grado di determinare come ciò si sarebbe svolto per i pianeti di dimensioni variabili da super- Lune alle super-terre.
Ciò che hanno scoperto è che un pianeta può rimanere in una HZ post-HS per eoni o più, a seconda di quanto sia calda la stella e calcolando metallizzazioni simili a quelle del nostro Sole. Come ha spiegato Ramirez:
“Il risultato principale è che il tempo massimo che un pianeta può rimanere in questa zona abitabile di giganti stelle rosse è di 200 milioni di anni. Per la nostra stella più bella (M1), il tempo massimo che un pianeta può rimanere in questa zona abitabile del gigante rosso è di 9 miliardi di anni. Questi risultati assumono livelli di metallizzazione simili a quelli del nostro Sole. Una stella con una percentuale più alta di metalli impiega più tempo a fondere i non metalli (H, He ... ecc.) E quindi questi tempi massimi possono aumentare di un po 'di più, fino a circa un fattore due. "
Nel contesto del nostro Sistema Solare, ciò potrebbe significare che in pochi miliardi di anni, mondi come Europa ed Encelado (che sono già sospettati di avere la vita sotto le loro superfici ghiacciate) potrebbero avere una possibilità di diventare mondi abitabili a tutti gli effetti. Come Ramirez ha riassunto magnificamente:
“Ciò significa che la sequenza post-principale è un'altra fase potenzialmente interessante dell'evoluzione stellare dal punto di vista dell'abitabilità. Molto tempo dopo che il sistema interno di pianeti è stato trasformato in terre desolate sfrigolanti dalla stella gigante rossa in espansione e crescente, ci potrebbero essere dimore potenzialmente abitabili più lontane dal caos. Se fossero mondi congelati, come Europa, il ghiaccio si scioglierebbe, rivelando potenzialmente qualsiasi vita preesistente. Tale vita preesistente può essere rilevata da future missioni / telescopi in cerca di biosignature atmosferiche.”
Ma forse il risultato più interessante del loro studio di ricerca è stata la conclusione che i pianeti in orbita all'interno delle zone abitabili post-MS della loro stella lo avrebbero fatto a distanze tali da renderli rilevabili usando tecniche di imaging diretto. Quindi non solo le probabilità di trovare la vita attorno alle stelle più grandi di quanto si pensasse in precedenza, non dovremmo avere problemi a individuarle usando le attuali tecniche di caccia agli esopianeti!
Vale anche la pena notare che Kaltenegger e il Dr. Ramirez hanno presentato un secondo documento per la pubblicazione, in cui forniscono un elenco di 23 stelle giganti rosse entro 100 anni luce dalla Terra. Sapendo che queste stelle, tutte presenti nel nostro quartiere stellare, potrebbero avere mondi che sostengono la vita nelle loro zone abitabili, dovrebbero fornire ulteriori opportunità per i cacciatori di pianeti nei prossimi anni.
E assicurati di dare un'occhiata a questo video di Cornellcast, in cui il Prof. Kaltenegger condivide ciò che ispira la sua curiosità scientifica e come gli scienziati di Cornell stanno lavorando per trovare prove della vita extra-terrestre.
