På jagt efter liv uden for jorden begynder forskere at kigge efter verdener, der drejer sig om stjerner, som vores jord - omkring solen. Når alt kommer til alt har den konstante varme, som den glødende gule kugle på himlen giver os, gjort livet på Jorden mulig.
Men da astronomer fortsætter med at opdage tusinder af planeter, indser de, at hvis (eller når) vi finder tegn på liv uden for jorden, er det meget sandsynligt, at disse udlændinge vil kredser rundt om en stjerne, der er meget forskellig fra vores sol. Det vil være rødere, koldere, mindre og lettere end vores stjerne. Således i søgen efter liv uden for jorden vender mange astronomer deres blik mod sådanne små stjerner kendt som røde dværge eller M-dværge.
For det første er det værd at bemærke, at astronomer aldrig bekymrede sig meget om M-dværge. Efter opdagelsen af den første planet uden for solsystemet i 1995 begyndte forskere jagten på Jordens sande modstykker: stenagtige planeter, der ligner vores, der drejer sig om stjerner, der ligner vores sol. Søgningen efter netop sådanne systemer har ledet astronomer i store dele af 2000'erne, siger astronom Phil Muarhead fra Boston University.
Derefter indså astronomer, at det måske var teknisk nemmere at søge efter planeter omkring M-dværge. Det er svært at finde en anden planet, og astronomer stoler på to hovedmetoder. For det første ser de efter faldet i stjerne lysstyrke, der opstår, når en planet passerer foran den. For det andet måler astronomer en lille wobling i en stjerne forårsaget af den svage tyngdekraft fra en anden planet. Begge disse metoder fungerer godt sammen med en planet, der kredser om en M-dværg. Derudover roterer det oftere, hvilket øger chancerne for dets detektion.
M-dværge har fået et stort løft takket være Kepler-rumteleskopet, der blev lanceret i 2008. Teleskopet kigger ind i et lille stykke himmel og ser efter pludselig mørkfarvning af stjerner, der opstår, når planeter passerer foran dem. Således opdagede teleskopet mere end tusind planeter.”Kepler ændrede alt,” siger Muarhed.
Fordi M-dværgsystemer er lettere at opdage, er mange planeter i deres baner blevet opdaget gennem selektionseffekter. Men som Muarhed med rette påpeger, er Kepler også konstrueret til at søge efter planeter på jorden, der kredser om sollignende stjerner. Først nu antyder tallene stadig, at vi er nødt til at se efter liv på planeter nær M-dværge.
"Du vil hellere finde en potentielt beboelig planet nær en M-dværg end nær en sollignende stjerne," siger astronom Courtney Dressing fra Harvard.
Salgsfremmende video:
Hun analyserede, hvor mange jordstørrelsesplaneter - det vil sige med en radius på en til halv jordens - drejer sig om M-dværge i en potentielt beboelig zone (Goldilocks-zonen, regionen omkring en stjerne, hvor der kan eksistere flydende vand på planetens overflade). Ifølge hendes seneste beregninger har en ud af fire M-stjerner en sådan planet.
Dette er højere end det estimerede skøn for jordlignende planeter, der kredser om solens analoger, siger videnskabsmanden. En analyse af astronom Eric Pettiguere fra University of California, Berkeley har vist, at mindre end 10% af sollignende stjerner har planeter med en radius på en til to jordarter.
M-dværge har en anden vigtig egenskab. De er de mest rigelige stjerner i galaksen og tegner sig for omkring 75% af de hundreder af milliarder stjerner i Mælkevejen. Hvis Dressings estimat er korrekt, kan vores galakse have en størrelsesorden på 100 milliarder jordlignende planeter, der kredser i den potentielt beboelige zone af stjerner af M-typen.
Bemærk, at disse skøn har mange begrænsninger. De afhænger af, hvad der menes med en potentielt beboelig zone, og dette er endnu ikke særlig veldefineret. Som regel er den beboelige zone, hvor den ikke er for varm, ikke for kold, og der kan være flydende vand. Men der er også mange forbehold for, hvor godt planetens atmosfære kan holde vand (Venus, hvis noget, er også i en potentielt beboelig zone).
Med mere generelle skøn, der udvider den potentielt beboelige zone, kan Pettiguere-tallene for jordlignende planeter i sollignende stjerner være så høje som 22% eller mere. Men Dressings numre kunne også stige.
Oprindeligt var astronomer skeptiske over for M-dværge, fordi de ikke troede, at en sådan stjerne kunne have nogen beboelig planet. På den ene side er M-dværge mere aktive, især i de første milliarder år af deres liv. De kan bombardere planeten med dødelig ultraviolet stråling. De kan udsende kraftige stjernebelysning, der berøver planeten for dens atmosfære.
Og da planetens bane vil ligge tæt på M-dværgen, kan stjernens tyngdekraft ændre planetens rotation omkring sin akse. Hvis en sådan planet tidligt blev blokeret, ville der være en evig dag på den ene side af planeten og en evig nat på den anden. Den lette del af planeten vil blive brændt, mens den mørke del fryser helt - ikke det mest gæstfrie miljø for livet.
Udenjordisk liv
Ingen af disse spørgsmål er løst fuldt ud, og nogle astronomer betragter dem slet ikke som alvorlige problemer. For eksempel Eomawa Shields fra University of California, Los Angeles. For eksempel kan beboelighed afhænge af specifikke typer og hyppighed af udbrud, som stadig ikke er godt forstået. Computermodeller har også vist, at atmosfæren kan omfordele varme og forhindre den mørke side af planeten i at fryse.
I nogle henseender kan planeten omkring M-dværgen være endnu mere gæstfri, end den syntes. En beboet planet skal indeholde meget vand og is, og Shields analyserede, hvordan stjernelys fra en M-dværg interagerer med atmosfæren og den iskolde overflade på en sådan planet. M-dværgen producerer mere infrarød stråling end en sollignende stjerne, og da atmosfæren og isen på en planet i kredsløb absorberer infrarødt lys godt, vil planeten ikke fryse så hurtigt som en sollignende stjerne. Og selvom det fryser, vil det hurtigt tø op.
Denne form for stabilt klima kan give et blomstrende liv mere tid til at udvikle sig uden forstyrrelser som hurtig afkøling eller opvarmning. Ikke desto mindre tilføjer Shields, at den frosne planet ikke behøver at være ubelejlig for livet. Jorden kunne trods alt have været igennem Snowball Earth-perioden for over 600 millioner år siden.
Mens nogle astronomer fortsætter med at observere M-dværge, vil andre stadig studere sollignende stjerner. I øjeblikket henvender forskere sig i stigende grad til undersøgelsen af M-type systemer. Keplers mission nærmer sig slutningen, men astronomer afventer Transitin Exoplanet Survey Satellite, der begynder i 2017. TESS vil søge efter planeter omkring lyse stjerner, herunder mange M-dværge.
James Webb-rumteleskopet, efterfølgeren til Hubble-sagen, der blev lanceret i 2018, kunne endda analysere atmosfærerne på sådanne planeter. Ifølge Muarhed vil dette teleskop imidlertid kun være målrettet mod M-dværge; nye missioner er nødvendige for at målrette mod sollignende stjerner.
I sidste ende, når ressourcerne bliver mere og mere knappe, bliver astronomer nødt til at vælge mellem at fokusere på M-dværge og sollignende stjerner. Løsningen afhænger af, hvad de finder de næste par år. Astronomer er sikre på, at de vil finde en potentielt beboelig planet, uanset hvad.
Hvad angår livet, er dette spørgsmål mere kompliceret. "Jeg ved ikke, hvornår dette vil ske, men jeg ville ønske, at det ville ske hurtigere end senere - og jeg er sikker på, at det vil ske," siger Shields. "Det eneste spørgsmål er, om og hvornår der vil være finansiering."