Ini adalah fakta yang terkenal bahawa semua bintang mempunyai jangka hayat. Ini bermula dengan pembentukan mereka, kemudian dilanjutkan melalui fasa Urutan Utama mereka (yang merupakan sebahagian besar hidup mereka) sebelum berakhir dengan kematian. Dalam kebanyakan kes, bintang akan membengkak hingga beberapa ratus kali ganda dari ukuran normalnya ketika mereka keluar dari fasa Urutan Utama dalam hidup mereka, dan pada masa itu mereka mungkin akan memakan planet yang mengorbit dekatnya.
Namun, bagi planet yang mengorbit bintang pada jarak yang lebih jauh (di luar "Frost Line" sistem, pada dasarnya), keadaan mungkin menjadi cukup hangat bagi mereka untuk menyokong kehidupan. Dan menurut penyelidikan baru yang berasal dari Institut Carl Sagan di Cornell University, keadaan ini dapat bertahan selama beberapa sistem bintang hingga berbilion tahun, sehingga menimbulkan bentuk kehidupan luar bumi yang sama sekali baru!
Dalam masa kira-kira 5.4 bilion tahun dari sekarang, Matahari kita akan keluar dari fasa Urutan Utama. Setelah menghabiskan bahan bakar hidrogen dalam intinya, abu helium lengai yang terbentuk di dalamnya akan menjadi tidak stabil dan runtuh di bawah beratnya sendiri. Ini akan menyebabkan inti menjadi panas dan semakin padat, yang seterusnya akan menyebabkan Matahari membesar dan memasuki fasa evolusi yang dikenali sebagai Red Giant-Branch (RGB).
Tempoh ini akan dimulakan dengan Matahari kita menjadi subgiat, di mana ia perlahan-lahan akan berlipat ganda dalam jangka masa kira-kira setengah bilion tahun. Ia akan menghabiskan setengah bilion tahun berikutnya untuk berkembang dengan lebih cepat, sehingga 200 kali ganda dari ukurannya sekarang dan beberapa ribu kali lebih bercahaya. Ia kemudian secara rasmi akan menjadi bintang gergasi merah, akhirnya berkembang ke titik di mana ia melangkaui orbit Mars.
Seperti yang telah kita terokai dalam artikel sebelumnya, planet Bumi tidak akan bertahan dari Matahari kita menjadi Gergasi Merah - dan juga Mercury, Venus atau Mars. Tetapi di luar "Frost Line", di mana cukup sejuk sehingga sebatian mudah menguap - seperti air, ammonia, metana, karbon dioksida dan karbon monoksida - tetap dalam keadaan beku, baki gergasi gas, raksasa ais, dan planet kerdil akan bertahan . Bukan hanya itu, tetapi pencairan besar akan masuk.
Singkatnya, ketika bintang itu mengembang, "zon yang dapat dihuni" kemungkinan akan melakukan hal yang sama, merangkumi orbit Musytari dan Saturnus. Apabila ini berlaku, tempat-tempat yang sebelumnya tidak dapat didiami - seperti bulan Jovian dan Cronian - tiba-tiba menjadi tempat tinggal. Hal yang sama berlaku untuk banyak bintang lain di Alam Semesta, yang semuanya ditakdirkan untuk menjadi Red Giants ketika mereka hampir menjelang akhir hayat mereka.
Namun, ketika Matahari kita mencapai fasa Cabang Gergasi Merah, hanya tinggal 120 juta tahun kehidupan aktif. Ini tidak cukup masa untuk bentuk kehidupan baru muncul, berkembang dan menjadi benar-benar kompleks (seperti seperti manusia dan spesies mamalia lain). Tetapi menurut kajian penyelidikan baru-baru ini yang muncul di Jurnal Astrofizik - bertajuk "Zon yang Boleh Dihuni dari Bintang Urutan Pasca Utama" - beberapa planet mungkin dapat dihuni di sekitar bintang gergasi merah lain di Alam Semesta kita lebih lama - sehingga 9 bilion tahun atau lebih dalam beberapa kes!
Untuk meletakkannya dalam perspektif, sembilan bilion tahun hampir dua kali ganda dari usia Bumi sekarang. Oleh itu, dengan menganggap bahawa dunia yang bersangkutan juga mempunyai gabungan unsur yang tepat, mereka akan mempunyai banyak masa untuk melahirkan bentuk kehidupan yang baru dan kompleks. Pengarang bersama kajian itu, Profesor Lisa Kaltennegeris, juga merupakan pengarah Institut Carl Sagan. Dengan demikian, dia tidak asing mencari kehidupan di bahagian lain di Alam Semesta. Seperti yang dijelaskannya kepada Space Magazine melalui e-mel:
"Kami mendapati bahawa planet - bergantung pada seberapa besar Matahari mereka (semakin kecil bintangnya, semakin lama planet ini dapat dihuni) - dapat tetap baik dan hangat hingga 9 Miliar tahun. Itu menjadikan bintang lama tempat menarik untuk mencari kehidupan. Ia mungkin bermula dari permukaan bawah tanah (misalnya di lautan beku) dan ketika es mencair, gas yang menghirup dan keluar udara dapat melarikan diri ke atmosfera - apa yang memungkinkan para astronom mengambilnya sebagai tanda kehidupan. Atau untuk bintang terkecil, masa planet yang sebelumnya beku boleh menjadi baik dan hangat adalah hingga 9 bilion tahun. Oleh itu, kehidupan berpotensi untuk dimulakan pada masa itu. "
Dengan menggunakan model bintang yang ada dan evolusi mereka - iaitu iklim radiasi-konvektif satu dimensi dan model evolusi bintang - untuk kajian mereka, Kaltenegger dan Ramirez dapat mengira jarak zon yang dapat dihuni (HZ) di sekitar siri Urutan Pasca Utama (pasca-MS) bintang. Ramses M. Ramirez - rakan penyelidikan di Institut Carl Sagan dan pengarang utama makalah - menjelaskan proses penyelidikan kepada Space Magazine melalui e-mel:
"Kami menggunakan model evolusi bintang yang memberitahu kami bagaimana jumlah bintang, terutama kecerahan, radius, dan suhu semua berubah seiring waktu seiring dengan bertambahnya bintang melalui fasa gergasi merah. Kami juga menggunakan model iklim untuk kemudian mengira berapa banyak tenaga yang dikeluarkan setiap bintang di sempadan zon yang dapat dihuni. Dengan mengetahui ini dan kecerahan bintang yang disebutkan di atas, kita dapat mengira jarak ke sempadan zon yang boleh dihuni ini. "
Pada masa yang sama, mereka mempertimbangkan bagaimana evolusi bintang semacam ini dapat mempengaruhi suasana planet bintang. Ketika bintang mengembang, ia kehilangan jisim dan mengeluarkannya keluar dalam bentuk angin suria. Untuk planet yang mengorbit dekat dengan bintang, atau planet yang mempunyai graviti permukaan rendah, mereka mungkin mendapati sebahagian atau seluruh atmosfernya terhempas. Sebaliknya, planet dengan jisim yang mencukupi (atau ditempatkan pada jarak yang selamat) dapat mengekalkan sebahagian besar atmosfernya.
"Angin bintang dari kehilangan massa ini mengikis atmosfer planet, yang juga kita hitung sebagai fungsi waktu," kata Ramirez. “Ketika bintang kehilangan jisim, sistem suria mengekalkan momentum sudut dengan bergerak ke luar. Jadi, kami juga mengambil kira bagaimana orbit bergerak dengan masa. " Dengan menggunakan model yang menggabungkan kadar kehilangan bintang dan atmosfera semasa fasa bintang Red Giant Branch (RGB) dan Asymptotic Giant Branch (AGB), mereka dapat menentukan bagaimana ini akan berlaku untuk planet yang berukuran besar dari super- Bulan ke Bumi yang super.
Apa yang mereka dapati ialah bahawa planet dapat tinggal di HZ pasca-HS selama beberapa bulan atau lebih, bergantung pada seberapa panas bintang itu, dan mencari logam yang serupa dengan Matahari kita. Seperti yang dijelaskan oleh Ramirez:
"Hasil utamanya adalah bahawa waktu maksimum planet dapat bertahan di zon bintang panas panas gergasi merah ini adalah 200 juta tahun. Bagi bintang paling keren kami (M1), masa maksimum planet dapat tinggal di zon gergasi merah ini ialah 9 bilion tahun. Hasil tersebut mengandaikan tahap logam yang serupa dengan Matahari kita. Bintang dengan peratusan logam yang lebih tinggi memerlukan masa yang lebih lama untuk menyatu bukan logam (H, He..etc) dan masa maksimum ini dapat meningkat lagi, sehingga kira-kira dua faktor. "
Dalam konteks Sistem Suria kita, ini dapat berarti bahawa dalam beberapa miliar tahun, dunia seperti Europa dan Enceladus (yang sudah diduga memiliki kehidupan di bawah permukaannya yang sejuk) mungkin akan mendapat kesempatan untuk menjadi dunia yang dapat dihuni sepenuhnya. Seperti yang diringkaskan oleh Ramirez dengan indah:
"Ini bermaksud bahawa urutan pasca utama adalah satu lagi fasa evolusi bintang yang berpotensi menarik dari sudut kebiasaan. Lama setelah sistem dalaman planet telah berubah menjadi tanah gurun oleh bintang gergasi merah yang berkembang dan berkembang, mungkin ada tempat tinggal yang berpotensi untuk dihuni jauh dari kekacauan. Sekiranya mereka adalah dunia yang beku, seperti Europa, es akan mencair, berpotensi mengungkap kehidupan yang sudah ada sebelumnya. Kehidupan yang sudah ada seperti ini dapat dikesan oleh misi / teleskop masa depan yang mencari biosignature atmosfera.”
Tetapi mungkin yang paling menarik dari kajian penyelidikan mereka adalah kesimpulan mereka bahawa planet-planet yang mengorbit di zon-zon yang dapat didiami pasca-MS mereka akan melakukannya pada jarak yang akan menjadikan mereka dapat dikesan menggunakan teknik pencitraan langsung. Oleh itu, bukan sahaja kemungkinan mencari kehidupan di sekitar bintang yang lebih tua daripada yang difikirkan sebelumnya, kita seharusnya tidak menghadapi masalah untuk melihat mereka menggunakan teknik memburu eksoplanet semasa!
Perlu juga diperhatikan bahawa Kaltenegger dan Dr. Ramirez telah mengemukakan makalah kedua untuk penerbitan, di mana mereka memberikan senarai 23 bintang gergasi merah dalam 100 tahun cahaya Bumi. Mengetahui bahawa bintang-bintang ini, yang semuanya berada di kejiranan kita yang luar biasa, dapat memiliki dunia yang dapat bertahan hidup di zon yang dapat dihuni mereka harus memberi peluang tambahan bagi para pemburu planet pada tahun-tahun mendatang.
Dan pastikan untuk melihat video ini dari Cornellcast, di mana Prof Kaltenegger berkongsi apa yang mengilhami rasa ingin tahu ilmiahnya dan bagaimana saintis Cornell berusaha mencari bukti kehidupan luar daratan.
