הרעיון של אמן זה ממחיש כוכב גמד צעיר ואדום מוקף בשלושה כוכבי לכת. כוכבים כאלה הם עמומים וקטנים יותר מכוכבים צהובים כמו השמש שלנו, מה שהופך אותם למטרות אידיאליות עבור אסטרונומים המעוניינים לצלם תמונות של כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו. (קרדיט: נאס"א/JPL-Caltech)
ארלינגטון, טקסס -מדענים שחיפשו סימני חיים מעבר לכדור הארץ התמקדו באופן מסורתי בכוכבים הדומים לשמש שלנו או בכוכבים קטנים וקרירים יותר. עם זאת, מחקר חדש מצביע על כך שקטגוריה נוספת של כוכבים ראויה לתשומת לב: כוכבים מסוג F, שהם חמים ומסיביים יותר מהשמש שלנו.
מחקר מקיף שנערך על ידי חוקרים מאוניברסיטת טקסס בארלינגטון בדק 206 כוכבים מסוג F הידועים כמארחים כוכבי לכת, וחקר את הפוטנציאל שלהם לתמוך בתנאים שעשויים לאפשר חיים. כוכבים אלה מייצגים גבול מעניין בחיפוש אחר עולמות פוטנציאליים למגורים, שכן יש להם מאפיינים ייחודיים המבדילים אותם מסוגי כוכבים אחרים.
כוכבים מסוג F שייכים לשבעת סיווגי הכוכבים העיקריים ונראים בצבע לבן-צהבהב, עם טמפרטורות פני השטח העולה על 10,000 מעלות. "כוכבים מסוג F נחשבים בדרך כלל לקצה הבהיר של כוכבים עם סיכוי רציני לאפשר סביבה עבור," מסביר ד"ר מנפרד קונץ, אחד ממחברי המחקר, בהצהרה. "עם זאת, לעתים קרובות מתעלמים מהכוכבים הללו על ידי הקהילה המדעית."
כוכבים אלה מציגים שילוב מסקרן של אתגרים ואפשרויות למגורים פוטנציאליים. בעוד שהם חיים חיים קצרים יותר מהשמש שלנו - בין 2 ל-8 מיליארד שנים בהשוואה לתוחלת החיים הצפויה של השמש שלנו של 10 מיליארד שנים - הם כוללים אזורי מגורים רחבים יותר. אזור המגורים, המכונה לעתים קרובות "" מייצג את האזור סביב כוכב שבו הטמפרטורות יכולות באופן תיאורטית לאפשר למים נוזליים להתקיים על פני כוכב הלכת.
המחבר הראשי שאן פאטל מדגיש את ההיבט המכריע הזה: "מערכות כוכבים מסוג F הן מקרים חשובים ומסקרנים כאשר מתמודדים עם יכולת הישיבה בשל אזורי המגורים הגדולים יותר. אזורים אלו מוגדרים כאזורים בהם התנאים מתאימיםלארח פוטנציאל אקסוליף." המונח "אקסולייף" מתייחס לאפשרות של חיים שקיימים מעבר למערכת השמש שלנו.
באמצעות ארכיון ה-Exoplanet של נאס"א, מסד נתונים מקוון האוסף נתוני כוכבים וכוכבי הלכת, צוות המחקר זיהה 18 מערכות פלנטריות שבהן כוכבי לכת מבלים לפחות חלק ממסלוליהם בתוך אזור המגורים של הכוכב שלהם. מערכת אחת התגלתה כראויה לציון במיוחד: HD 111998, הידוע גם בשם 38 Virginis.
HD 111998, הממוקם במרחק של כ-108 שנות אור מכדור הארץ, מארח כוכב לכת הנשאר ברציפות באזור המגורים של הכוכב שלו. הכוכב עצמו מסיבי יותר ב-18% מהשמש שלנו ויש לו רדיוס גדול ב-45%. "כוכב הלכת המדובר התגלה בשנת 2016 בלה סילה, צ'ילה", מציין ד"ר קאנץ. "זה אכוכב הלכת שספק אם יאפשר חיים בעצמו, אבל הוא מציע את הסיכוי הכללי של אקסומיונים ראויים למגורים, תחום פעיל של מחקר כלל עולמי שנחקר גם כאן ב-UTA."
מחקר זה, שפורסם בכתב העת האסטרופיזי, מייצג אבן דרך שהתאפשרה על ידי עשרות שנים של תגליות אסטרונומיות.
"מה שמאפשר מחקר כזה הוא העבודה הקשה והמסירות של הקהילה העולמית של אסטרונומים שגילו יותר מ-5,000 כוכבי לכת במהלך 30 השנים האחרונות. עם כל כך הרבה כוכבי לכת ידועים, אנו יכולים כעת לבצע ניתוחים סטטיסטיים של אפילו מערכות נדירות יחסית, כמו כוכבי לכת המקיפים כוכבים מסוג F, ולזהות את אלו שעשויים להתגורר באזור המגורים".
במבט קדימה, צוות המחקר מתכנן לחקור כמה היבטים של מערכות אלה בפירוט רב יותר, כולל חקר מסלולי כוכבי לכת העוברים דרך אזורים ראויים למגורים ובחינת הקשר בין יכולת המגורים הפלנטרית לאבולוציה של הכוכבים. הם גם שואפים להעריך את האפשרות התיאורטית שלמקיפים את כוכבי הלכת הגדולים שהם זיהו.
סיכום נייר
מֵתוֹדוֹלוֹגִיָה
צוות המחקר השתמש בגישה שיטתית הבנויה על נתונים מארכיון ה-Exoplanet של נאס"א. לאחר סינון במסד הנתונים לכוכבים מסוג F המארחים כוכבי לכת, הם זיהו 206 מערכות עם מספיק נתוני תצפית לניתוח. החוקרים השתמשו אז בתוכנת אבולוציה של כוכבים מתוחכמת בשם MESA כדי לקבוע אילו כוכבים נמצאים בשלב הרצף הראשי שלהם - תקופת האמצע היציבה של חייו של כוכב.
כדי להעריך את יכולת המגורים הפוטנציאלית, הצוות חישב את אזור המגורים של כל כוכב באמצעות מודלים אקלימיים מבוססים שמתחשבים בגורמים כמו טמפרטורת כוכבים ובהירות. הם גם פיתחו מערכת סיווג כדי לסווג את כוכבי הלכת בהתבסס על כמה זמן הם מבלים בתוך אזורי מגורים אלה, החל ממגורים במשרה מלאה ועד לעיסוק חלקי.
תוצאות
המחקר חשף מספר ממצאים משמעותיים. מתוך 206 המערכות שנותחו, 18 הכילו כוכבי לכת שנעים דרך אזור המגורים של הכוכב שלהם. מערכת אחת, HD 111998, כוללת כוכב לכת שנשאר ברציפות בתוך אזור זה. באמצעות קריטריונים שונים, החוקרים קבעו שכ-60-80 מהכוכבים שנחקרו נמצאים כעת בשלב הרצף הראשי שלהם.
הצוות גם גילה שכוכבים רבים מסוג F במדגם שלהם מראים מתכתיות גבוהה יותר - כלומר מכילים יותר יסודות כבדים יותר ממימן והליום - בהשוואה לכוכבים ממוצעים. מאפיין זה נקשר בעבר להיווצרות כוכבי לכת מוגברת.
מגבלות
המחקר עמד בפני מספר מגבלות חשובות. שיטות הזיהוי הנוכחיות מעדיפות למצוא כוכבי לכת גדולים יותר וכאלה שמקיפים קרוב יותר לכוכבים שלהם, ועלולים להחמיץ כוכבי לכת קטנים יותר בגודל כדור הארץ באזורים ראויים למגורים. הנתונים הגיעו ממקורות שונים תוך שימוש בשיטות זיהוי שונות, שעלולות להכניס חוסר עקביות בניתוח.
בנוסף, ההגדרה של אזורים ראויים למגורים ממשיכה להתפתח ככל שההבנה שלנו לגבי מערכות אקלים פלנטריות משתפרת. המחקר גם לא הצליח להעריך ישירות את יכולת המגורים הפוטנציאלית של ירחים היפותטיים המקיפים את כוכבי הלכת הגדולים שהם זיהו, מכיוון שהטכנולוגיה הנוכחית לא יכולה לזהות ירחים כאלה.
דיון וטייק אווי
מחקר זה מוכיח כי כוכבים מסוג F מחייבים תשומת לב רבה יותר בחיפוש אחר עולמות פוטנציאליים למגורים. אזורי המגורים הרחבים יותר שלהם מספקים יותר מקום שבו מים נוזליים יכולים להתקיים על משטחים פלנטריים. בעוד שכוכבי הלכת שזוהו הם מאסיביים מכדי להיות דמויי כדור הארץ, הם יכולים תיאורטית לארח ירחים המסוגלים לתמוך בחיים - אם כי זה עדיין לא אושר על ידי תצפיות עתידיות.
המחקר גם מדגיש את חשיבות המתכתיות בהיווצרות כוכבי לכת ומספק בסיס למחקר עתידי של מערכות כוכבים מסוג F. כפי שצוות המחקר ציין, הפרויקטים הקרובים יתמקדו בחקר מסלולי כוכבי לכת, חקירת קשרים בין יכולת חיים לאבולוציה של כוכבים, והערכת האפשרות של ירחים ראויים למגורים במערכות ספציפיות.
מימון וגילויים
המחקר קיבל תמיכה באמצעות מענק NSF מס' AST-2054353. הצוות השתמש בארכיון ה-Exoplanet של נאס"א, הפועל תחת המכון הטכנולוגי של קליפורניה עם מימון מתוכנית חקירת כוכבי הלכת של נאס"א.
מידע על פרסום
מחקר זה מופיע בכתב העת האסטרופיזיסדרת משלים, כרך 274:20 (14 עמודים), שפורסמה בספטמבר 2024. צוות המחקר כולל את שאן ד. פאטל, מנפרד קאנץ ונווין נ. ווינברג מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת טקסס בארלינגטון.
StudyFinds יוצאת למצוא מחקר חדש שמדבר לקהל המוני - בלי כל הז'רגון המדעי. הסיפורים שאנו מפרסמים הם גרסאות מחקר מסוכמות לעיכול שנועדו ליידע את הקורא וגם לעורר ויכוח אזרחי ומשכיל. מאמרי צוות StudyFinds נעזרים בבינה מלאכותית, אך תמיד נבדקים ונערכים ביסודיות על ידי איש צוות של Study Finds. קרא את מדיניות הבינה המלאכותית שלנו למידע נוסף.
