Почему разумная жизнь возникла не у карликовой и не у массивной звезды
Почему человечество существует именно сейчас, в эту космическую эпоху, и именно возле звезды, похожей на Солнце? Этот вопрос уже десять лет занимает ученых. Недавнее исследование, проведенное Ави Лёбом и постдокторантом Девешем Нандалом, предлагает возможный ответ, основанный на анализе свойств различных типов звезд и их влияния на обитаемость планет.
Самые распространенные звезды во Вселенной — карлики, масса которых составляет всего десятую часть массы Солнца. Они живут триллионы лет, что в сотни раз дольше предполагаемого срока жизни Солнца. Если бы разумная жизнь была обычным явлением вокруг таких маломассивных звезд, человечество, скорее всего, существовало бы именно в такой системе, но в далеком будущем. Однако этого не происходит. Вокруг тусклых карликов зона обитаемости — где вода на поверхности планеты может оставаться жидкой — расположена гораздо ближе к звезде, чем Земля к Солнцу. Например, ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, имеет массу 0,12 солнечной массы, а её светимость составляет лишь 0,16% от солнечной. Её зона обитаемости находится на расстоянии 0,023–0,054 астрономических единицы (АЕ), что соответствует орбитальному периоду всего в 3,6–14 земных дней.
Каменистая планета на такой орбите испытывает сильное приливное воздействие, которое приводит к приливной блокировке: планета всегда повернута к звезде одной стороной, как Луна к Земле. В результате у неё есть постоянные дневная и ночная стороны. У Проксимы Центавра действительно есть две планеты в зоне обитаемости: Проксима b массой около 1,1 массы Земли с орбитальным радиусом 0,05 АЕ и периодом 11,2 дня, а также Проксима d массой около 0,26 массы Земли с радиусом 0,029 АЕ и периодом 5,1 дня. Однако эти планеты подвергаются интенсивным вспышкам своей звезды, которые могут полностью лишить их атмосферы. Без атмосферы жидкая вода не может существовать на поверхности, и такие планеты становятся похожи на современный Марс, что исключает развитие привычной для нас химии жизни. Сочетание приливной блокировки и отсутствия атмосферы создает огромный постоянный перепад температур между дневной и ночной сторонами.
С другой стороны, массивные звезды, которые ярче и живут гораздо меньше Солнца, тоже не являются подходящим местом. В недавней работе Лёб и Нандал показали, что интенсивное ультрафиолетовое излучение и мощные звездные ветры от таких звезд делают невозможным существование жизни в течение времени, необходимого для развития сложных организмов, подобных земным. Звезда массой в 9 солнечных масс сохраняет пригодную для жизни зону лишь на 30 миллионов лет на расстоянии около 100 АЕ, а для звезд тяжелее 15 солнечных масс эта возможность исчезает полностью. Кроме того, ранние звезды в молодой Вселенной содержали очень мало тяжелых элементов, необходимых для формирования скалистых планет и углеродной химии земной жизни.
Таким образом, совокупность этих универсальных факторов дает правдоподобное объяснение тому, почему человечество не существует ни в прошлом возле массивной звезды, ни в будущем возле карлика, а находится именно сейчас, в текущую космическую эпоху, рядом с такой звездой среднего возраста, как Солнце. Как заключает Ави Лёб, если отставить политику в сторону, с космологической точки зрения жизнь не могла сложиться лучше.
Исследование в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.