Hvězdná obyvatelnost v sousedství Slunce

Hvězdy spektrálního typu K neboli oranžoví trpaslíci jsou o něco méně hmotnými příbuznými Slunce. Jejich dlouhý a stabilní život znamená, že poskytují podmínky nezbytné pro rozvoj života na exoplanetách, které kolem nich obíhají. Nový průzkum jich v našem hvězdném okolí nalezl tisíce a pořídil jejich detailní spektra. Tato spektra astronomům hodně říkají o jejich charakteristikách a specifickém prostředí, které pro své planety vytvářejí.

Jedním z klíčových aspektů obyvatelnosti exoplanet je dlouhodobá stabilita hvězd, kolem kterých obíhají. Některé hvězdy jsou extrémně hmotné a spotřebují své vodíkové palivo za pouhých několik milionů let. Například Rigel, modrý veleobr v Orionu, je jedním z nich. Bude zářit jen asi 10 milionů let. To není mnoho času na vznik života na planetách.

Některé hvězdy, jako například červení trpaslíci, vydrží zářit mnohem déle, než je současné stáří vesmíru, ale jejich výrazná erupční aktivita může bránit obyvatelnosti jejich planet.

Hvězdy jako naše Slunce mohou představovat ideální místo: než se zvětší a stanou se rudým obrem, budou zářit asi 10 miliard let. Dlouhodobá stabilita Slunce zjevně umožnila vznik složitého života na naší planetě.

Slunce je hvězda typu G, známá také jako žlutý trpaslík. Tyto typy hvězd jsou běžné, stejně jako jejich o něco méně hmotnostní příbuzní, hvězdy typu K, které jsou také známé jako oranžoví trpaslíci. Jsou chladnější než Slunce, teplejší než červení trpaslíci a stejně jako hvězdy typu G jsou také stabilní a mají dlouhou životnost. Zatímco hvězdy jako Slunce budou na hlavní posloupnosti „žít“ asi 10 miliard let, oranžoví trpaslíci typu K mohou žít několik desítek miliard let: od přibližně 20 do 70 miliard let. Tato dlouhověká stabilita je staví do popředí zájmu astronomů studujících obyvatelnost hvězd. V okolí Slunce je asi dvakrát tolik hvězd typu K než hvězd typu G.

Přiložený obrázek ilustruje řadu typů hvězd hlavní posloupnosti. Červení trpaslíci (trpaslíci spektrálního typu M) jsou vlevo a jsou to nejméně hmotné, nejchladnější, nejslabší a nejdéle žijící hvězdy. Vpravo jsou modří obři (spektrální typ O), nejhmotnější, nejžhavější a nejkratší dobu žijící hvězdy.

Tým astronomů dokončil sčítání více než 2 000 hvězd spektrálního typu K v okolí Slunce. Zachytil podrobná spektra stovek z nich, která odhalují jejich stáří, rotaci, teploty a umístění v Mléčné dráze. Tyto faktory přispívají k obyvatelnosti exoplanet, které je obíhají.

Výzkumníci prezentovali své výsledky na 247. zasedání Americké astronomické společnosti. Sebastián Carrazco-Gaxiola, hlavní autor a postgraduální student astronomie na Georgia State University, je prezentoval na tiskové konferenci. Související článek zaslaný do The Astronomical Journal s názvem „The Solar Neighborhood LV: Spectral Characterization of an Equatorial Sample of 580 K Dwarfs“ pomáhá vysvětlit tyto výsledky. Je také k dispozici na preprintovém webu arxiv.org.

„Tento průzkum představuje první komplexní pohled na tisíce méně hmotných bratranců Slunce,“ uvedl v tiskové zprávě hlavní autor Carrazco-Gaxiola. „Tyto hvězdy, známé jako ‚trpaslíci K‘, se běžně vyskytují ve vesmíru a svým planetárním společníkům poskytují dlouhodobé a stabilní prostředí.“

Hledání obyvatelnosti je obrovský úkol. Mléčná dráha obsahuje nejméně 100 miliard hvězd, možná až 400 miliard hvězd, astronomové to přesně nevědí. Cokoliv, co pomůže vědcům efektivně projít tímto ohromujícím počtem hvězd, je cenné. Zejména proto, že detailní pozorování jednotlivých hvězd a exoplanet nezbytná k vymezení obyvatelnosti spotřebovávají tolik zdrojů. Výsledky, jako jsou tyto, pomáhají zúžit hledání a umožňují astronomům efektivněji využívat pozorovací zdroje.

Tato grafika pomáhá ilustrovat trpasličí hvězdy do 10 parseků od Slunce. Zobrazuje počet jednotlivých typů hvězd na každých 100 hvězd v okolí. Hvězdy typu K jsou druhým nejpočetnějším typem, přesto jsou v průzkumech exoplanet nedostatečně zastoupeny.

„Představujeme spektroskopickou charakterizaci 580 trpaslíků typu K do vzdálenosti 33 parseků, pozorovaných pomocí echelle spektrografu CHIRON na dalekohledu SMARTS o průměru 1,5 m,“ píší autoři. Podle archivu exoplanet NASA je pouze u 7,5 % z nich, tedy u 44 hvězd známo, že hostí potvrzené exoplanety. „Naše výsledky identifikují 529 zralých, neaktivních trpaslíků typu K jako hlavní cíle pro hledání terestrických planet, což poskytuje klíčový zdroj pro studie obyvatelnosti exoplanet v okolí Slunce,“ vysvětlují vědci.

K průzkumu přispěl i další dalekohled o průměru 1,5 m v Arizoně, Tillinghast Telescope. Oba dalekohledy mají echelle spektrografy s vysokým rozlišením a díky tomu, že měli jeden na každé polokouli, měli vědci pokrytí celé oblohy.

„Spektrograf CHIRON na dalekohledu SMARTS v Chile a spektrograf TRES na dalekohledu Tillinghast v Arizoně jsou takovými doplňkovými přístroji,“ řekla Allyson Bieryla, astronomka z Centra pro astrofyziku Harvard & Smithsonian. „Schopnosti těchto dvou dalekohledů na opačných polokoulích spočívají v tom, že nám to umožňuje přístup ke všem trpaslíkům spektrálního typu K na celé obloze.“

Různé části Mléčné dráhy mají jinou obyvatelnost než ostatní a průzkum také určil umístění každé z hvězd. Metalicita (obsah prvků těžších než vodík a helium) je příznivější v tenkém disku, kde se nachází většina hvězd Galaxie, včetně trpaslíků typu K.

Hvězdy typu K tvoří asi 11 % hvězd do 33 parseků, neboli do 108 světelných let. Nejenže mají delší život než hvězdy podobné Slunci, ale také netrpí výraznou produkcí UV záření, kterým jsou proslulí červení trpaslíci (trpaslíci typu M). Jejich vzplanutí a UV záření naznačují podezření na jejich nízkou obyvatelnost. „Ve srovnání s trpaslíky typu M produkují trpaslíci typu K méně extrémního ultrafialového záření a vykazují sníženou aktivitu erupcí, což potenciálně nabízí stabilnější prostředí pro udržení atmosféry na obíhajících planetách,“ vysvětlují autoři. Vědci se obzvláště zajímají o nalezení zralých, klidných hvězd typu K, protože na těchto hvězdách dochází k nejmenšímu množství problematických vzplanutí a k produkci vysokoenergetického záření.

Ačkoliv vlastnosti hvězd typu K z nich činí příznivé cíle pro studium obyvatelnosti, podle autorů se jim nedostalo náležité pozornosti. V okruhu asi 25 parseků hostí hvězdy typu K méně exoplanet než trpaslíci typu M a hvězdy podobné Slunci. To je způsobeno výběrovým efektem. Hvězdy podobné Slunci jsou jasnější, což usnadňuje detekci jejich obíhajících planet. A trpaslíci typu M mají příznivější poměr hmotností planet k hvězdám, což napomáhá detekci exoplanet.

„Tento průzkum bude základem pro studium blízkých hvězd na nadcházející desetiletí,“ řekl významný univerzitní profesor fyziky a astronomie Todd Henry, který je poradcem Carrazco-Gaxioly a je hlavním autorem studie. „Tyto hvězdy a jejich planety budou cílem průzkumu kosmickými sondami v daleké budoucnosti vesmírných cest.“

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/stellar-habitability-in-our-neighbourhood

autor: František Martinek