Paukščių take žvaigždžių yra keli šimtai milijardų. Didžioji dalis jų turbūt turi planetų, neretai – uolinių, o pastarųjų neretai rasime vadinamojoje gyvybinėje zonoje, kur planetos paviršiaus temperatūra tinka skystam vandeniui.
Statistiniais vertinimais, tokių planetų gali turėti daugiau nei kas trečia žvaigždė. Nors kol kas tokių egzoplanetų žinome nedaug, tik kelias dešimtis, laikui bėgant jų vis daugės. Į kai kurias galėsime nukreipti galingus teleskopus, kurie galbūt aptiks gyvybės požymių – biopėdsakų (atmosferoje pasklidusių gyvybės vykdomų metabolinių reakcijų produktų), o gal net ir technopėdsakų (signalų, kuriuos tyčia ar netyčia skleidžia protinga civilizacija ar jos palikti prietaisai). Kurios planetos būtų geriausi taikiniai?
Vietos, kur labiausiai tikėtina rasti proto
Egzoplaneta
FOTO: NASA images | Shutterstock
Klausimas aktualus net ir neturint planetų sąrašo: jei mūsų tikslas yra gyvybės paieškos, vien pasirinkti, kur ieškoti pačių planetų, yra svarbi stebėjimų planavimo detalė. Mokslininkai apie šį klausimą galvoja beveik tiek pat laiko, kiek egzistuoja pats egzoplanetų mokslas – nuo šio amžiaus pradžios. Kviečiu susipažinti su keliomis vietomis, kur, atrodytų, labiausiai tikėtina rasti proto, ar bent jau metabolizmo, brolių ir seserų.
Idėja apie gyvybinę zoną aplink planetas iškelta prieš daugiau nei šimtmetį, svarstant, ar kas nors galėtų gyventi Marse arba Veneroje.
2001 metais analogiška idėja išplėsta iki Galaktikos masto – suformuluota Galaktinės gyvybinės zonos koncepcija. Po trejų metų idėja išplėtota ir atlikti skaičiavimai, rodantys, kur Paukščių take labiausiai tikėtina rasti gyvybei tinkamų planetų. Pastarajame straipsnyje Galaktinė gyvybinė zona apibrėžta kaip regionas, kuriame išpildomi keturi reikalavimai.
Pirmasis – turi egzistuoti tinkama, pakankamai ilgaamžė žvaigždė; praktikoje tai reiškia žvaigždę, kuri nėra daug didesnė už Saulę, tačiau gali būti ir gerokai mažesnė.
Antrasis – žvaigždė turėjo formuotis iš medžiagos, pakankamai praturtintos elementais, galinčiais formuoti kietus mineralus, tokiais kaip silicis, deguonis ar magnis; to reikia, kad susidarytų uolinė planeta.
Egzoplaneta
FOTO: Artsiom P | Shutterstock
Trečiasis – žvaigždė turi būti pakankamai sena, kad joje spėtų atsirasti sudėtinga gyvybė; nors toli gražu nežinome, kiek tam „tipiškai“ reikėtų laiko, Žemėje makroskopiniai organizmai paplito praėjus daugiau nei trims milijardams metų po pirmosios gyvybės.
Ketvirtasis kriterijus – planetinės sistemos apylinkėse neturi būti žvaigždžių, kurios gali sprogti supernovomis ir sterilizuoti planetos gyvybę.
Remiantis tuometiniais skaičiavimais, į Galaktinę gyvybinę zoną patenka žvaigždės 7-9 kiloparsekų atstumu nuo Galaktikos centro, susiformavusios prieš 4-8 milijardus metų. Saulė yra pačiame šio žiedo viduryje, aštuonių kiloparsekų atstumu, tačiau viena iš jaunesnių zonos narių, nes jos amžius yra apie 4,5 milijardų metų.
Paukščių Tako galaktika
FOTO: NASA/JPL
Sunkus pritaikymas praktikoje
Šį gražų ir aiškų paveikslą kiti mokslininkai netruko sukritikuoti. 2008 metais buvo atkreiptas dėmesys, jog fizikiniai procesai, kuriais paremtas keturių kriterijų įvardinimas, yra menkai suprasti, o atsižvelgus į kiekvieno jų paklaidas, Galaktinė gyvybinė zona gali nesunkiai prasiplėsti iki viso Paukščių Tako disko. Dar po trejų metų sumodeliavus pavienių žvaigždžių ir jų planetų išgyvenimą skirtingose Galaktikos vietose nustatyta, kad daug daugiau šansų gyvybę rasti labai arti Paukščių Tako centro.
Skirtumo nuo ankstesnių skaičiavimų priežastis slypi tame, kad nors centrinėje Galaktikos dalyje supernovų sprogimai tikrai dažnesni, ten yra ir daug daugiau planetų. Tad net jei sterilizuojamas didesnis jų procentas, nei disko pakraščiuose, likusiųjų daugiau nei pakanka gyvybei užsimegzti ir vystytis.
Pridėkime dar tai, kad gyvybės atsiradimas ir vystymasis greičiausiai gali būti labai įvairus, tačiau tos įvairovės apibrėžti kol kas neturime galimybės, bei faktą, kad žvaigždės migruoja, ir suprasime, kad Galaktinė gyvybinė zona, nors iš pirmo žvilgsnio atrodo kaip nebloga idėja, praktikoje nėra labai pritaikoma.
Gaia teleskopo duomenimis paremta Paukščių Tako galaktikos iliustracija
FOTO: ESA/Gaia/DPAC, Stefan Payne-Wardenaar
Keli įdomūs regionai Galaktikoje
Ką tada daryti? Galime išskirti kelis regionus Galaktikoje, kurie atrodo įdomūs ir išskirtiniai nepriklausomai nuo ryšio su gyvybine zona.
Pirmasis – Saulės aplinka, kelių šimtų parsekų regionas aplink mūsų žvaigždę. Čia paieškas vykdyti aktualu ne todėl, kad regionas būtų objektyviai išskirtinis Galaktikos mastu. Paprasčiausiai stebėdami artimus objektus, gauname detaliausius duomenis. Dauguma gausiai aptarinėjamų galimai gyvybei tinkamų vietų – artimiausia egzoplaneta „Proksima b“, TRAPPIST-1 sistema su septyniomis uolinėmis planetomis, galimai vandenyno gaubiama K2-18b – visos yra mažiau nei 100 parsekų atstumu nuo mūsų.
Tokių planetų atmosferas galime tyrinėti detaliau, nei bet kurių tolimesnių, o jei iš kurios nors sklinda dirbtinės kilmės signalai, juos aptikti irgi būtų daug paprasčiau, nei iš kitos Galaktikos pusės. Tokios politikos laikosi ir Breakthrough Listen projektas, kurio metu radijo ruože klausomasi daugiau nei tūkstančio aplinkinių žvaigždžių. 2019 metais buvo paskelbta apie signalą, sklindantį siaurame dažnių ruože iš Kentauro Proksimos; deja, po poros metų nustatyta, kad signalas buvo ne kosminės kilmės, o tiesiog trikdžiai iš aplink esančių elektroninių laikrodžių. Skamba kiek absurdiškai, tačiau dažnai būtent tokia ir yra protingos gyvybės paieškų eiga: atrandamas „įdomus“ signalas, kuris po detalios analizės ir papildomų stebėjimų priskiriamas kokiai nors žmonių veiklos pasekmei.
Galaktika
FOTO: overlays-textures | Shutterstock
Kitas taikinys gali pasirodyti netikėtas: tai – kamuoliniai spiečiai. Šių žvaigždžių telkinių aplink Paukščių taką sukasi daugiau nei pusantro šimto. Visi jie yra seni, dešimties milijardų metų ir daugiau; be to, ten nėra dujų, taigi seniai nesiformuoja žvaigždės. Tai iškart išsprendžia supernovų sprogimų problemą. O ir išgyvenusios nuo pat spiečiaus susidarymo žvaigždės daugiausiai yra mažos, tad ir jų planetos skrieja arti, kur kaimyninių žvaigždžių gravitacija jų nepastvers. O toks pavojus egzistuoja, mat spiečiuose atstumai tarp žvaigždžių gali ir dešimt kartų nusileisti atstumui tarp Saulės ir Kentauro Proksimos.
Dar 1974 metais astronomai nukreipė „Arecibo“ teleskopą į vieną kamuolinį spiečių, esantį už aštuonių kiloparsekų, ir pasiuntė jo link stiprų radijo signalą su informacija apie mus. Tai buvo daugiau „Arecibo“ teleskopo siųstuvo reklama, nes spiečius per 25 tūkstančius metų, kuriuos užtruks žinutės kelionė, pajudės tiek, kad į jį signalas nebepataikys
Visgi pati idėja nebuvo pamiršta: 2016 metais paskelbtame straipsnyje pristatomi argumentai, kodėl kamuoliniai spiečiai yra tinkamiausia vieta ieškoti protingos nežemiškos gyvybės. Greta aukščiau paminėto žvaigždžių amžiaus ir aplinkos ramumo kaip privalumas pateikiami ir maži tarpusavio atstumai.
Paukščių tako galaktikos cenre gali būti net dvi juodosios skylės. NASA/ESO/Wikipedia/Shutterstock nuotr.
FOTO: zhengzaishuru | Shutterstock
Civilizacija, atsiradusi vienoje planetinėje sistemoje, galėtų daug lengviau pasklisti po kaimynines žvaigždes, jei tos kaimynės būtų nutolusios mažiau nei šviesmetį. Iš kitos pusės, kol kas esame aptikę vos vieną planetą kamuoliniame spiečiuje, ir ta pati skrieja aplink mirusių žvaigždžių porą. Maža to, daugumos kamuolinių spiečių žvaigždės turi mažiau nei pusę tiek metalų – už helį sunkesnių elementų, – kiek Saulė, o tai mažina šansus ten rasti uolinių planetų.
Truputį į kamuolinius spiečius panašūs ir centriniai Galaktikos regionai. Ten žvaigždžių koncentracija irgi aukšta, be to, dauguma žvaigždžių gana senos. Iš kitos pusės, tos žvaigždės turi metalų, bet ir naujų žvaigždžių formavimasis vyksta, taigi kartais sprogsta ir supernovos. Pačiame centre, arti supermasyvios juodosios skylės ir ją supančio mažo žvaigždžių spiečiaus, sąlygos gyvybei tikrai nepalankios, nes milžiniška žvaigždžių koncentracija ir rentgeno spindulių žybsniai tikrai gali sterilizuoti planetas. Iš kitos pusės, kaip unikali vieta visoje Galaktikoje, pats centras gali būti puiki pozicija pastatyti galingam signalų siųstuvui ar retransliatoriui; aišku, tam reikia, kad kas nors jį norėtų ir galėtų ten pastatyti.
Taigi technopėdsakų – ar tai būtų galingas (re)transliatorius, ar tiesiog atsitiktiniai radijo signalai iš (daugia)planetinės civilizacijos – paieškoms Galaktikos centrinė dalis tikrai naudinga. Tuo tarpu ieškoti biopėdsakų ten kol kas praktiškai beviltiška, nes išskirti vienos planetos atmosferos signalą tokioje tankynėje dar tikrai ne mūsų jėgoms.
O kaip dėl žvaigždinio halo?
O gal tuomet verta dairytis į priešingą pusę nuo „standartinės“ Galaktikos gyvybinės zonos? Paukščių takas, be disko ir centrinio telkinio, turi ir žvaigždinį halą.
Jį sudaro daugiausia labai senos ir mažai metalų turinčios žvaigždės. Bet tai netrukdo joms turėti planetų: 2014 metais paskelbta, kad dvi planetas, ir abi uolines, turi Kapteino žvaigždė, priklausanti halui, tačiau šiuo metu skriejanti palyginus netoli Saulės. Nors vėliau pakartotinė analizė parodė, kad viena iš planetų greičiausiai neegzistuoja, o jos signalą sukėlė žvaigždės sukimasis, antrosios egzistavimas leidžia daryti atsargią išvadą, kad net ir labai nemetalingos žvaigždės gali turėti uolinių planetų. Jei kurios nors halo žvaigždės planetoje užsimezgė gyvybė, ji galėjo vystytis ilgiau, nei egzistuoja Žemė, praktiškai saugi nuo supernovų sprogimų.
Kosminiai debesys, galaktikos ir žvaigždės.
FOTO: Ian Phillips / SWNS | Scanpix
Taigi kur geriausia ieškoti nežemiškos gyvybės? Vienareikšmio atsakymo nėra. Jei kalbame apie biopėdsakų paieškas, kol kas – bent kelis dešimtmečius, o gal ir iki amžiaus pabaigos – teks apsiriboti kelių šimtų parsekų regionu aplink Saulę, nes tolesnių objektų tiesiog nepajėgsime stebėti pakankamai detaliai. Net ir planuojamas milžiniškas kosminis teleskopas, Gyvenamų pasaulių observatorija, stebės tik artimiausių žvaigždžių planetas; tiesa, tą darys daug geriau, nei dabartiniai. Apskritai šiuo metu egzoplanetų tyrimai pereina iš paieškų stadijos į charakterizavimą.
Anksčiau buvo stengiamasi aptikti jų kuo daugiau, kad suprastume, kiek tų planetų yra ir kokios jos iš principo būna; čia labai daug davė NASA Kepler misija ir kelios kitos, jų dėka jau žinome daugiau nei 6000 patvirtintų egzoplanetų ir galime analizuoti jų populiaciją statistiškai. Dabartinės misijos, tiek bendro pobūdžio, kaip James Webb teleskopas, tiek labiau specifinės, kaip Europos Cheops, koncentruojasi į jau žinomų egzoplanetų parametrų patikslinimą ir detalesnius stebėjimus. Taip geriau nustatomos jų masės, spinduliai, sudėtys, atmosferų savybės. Ką gali žinoti, gal vieną dieną šiuose duomenyse rasime ir biopėdsakų.
Jei norime ieškoti technopėdsakų – radijo švyturių ar netikslingo komunikacijų triukšmo, o gal netgi žvaigždžių spinduliuotės pokyčių, ją apgaubiant vis tankesniam orbitinių stočių tinklui, – dairytis galima ir verta plačiau. Bent kai kurie technopėdsakai turėtų būti aptinkami daugybę kartų lengviau už biopėdsakus, todėl juos pamatyti galėtume ir tolimose žvaigždėse, o gal netgi kitose galaktikose. Tad ir teleskopai galėtų būti naudojami kitokie – galintys stebėti palyginus didelį dangaus plotą vienu metu, fiksuojantys milijonų žvaigždžių šviesio pokyčius ar netikėtus signalus iš jų.
Planuojant šias paieškas daug sunkiau remtis žiniomis apie Žemę, nei ieškant biopėdsakų, tad ir pasirinkti, ką konkrečiai stebėti, yra sudėtinga. Gali būti, kad pirmasis nežemiškos protingos gyvybės požymis, kurį aptiksime, mus pasieks iš kamuolinio spiečiaus, Galaktikos pakraščio, o gal kaip tik – iš paties centro, kur įrengtas švyturys skleidžia žinią visiems Paukščių take gyvenantiems stebėtojams. Atsakymus duos tik (labai ilgas) laikas.
Šaltinis: DELFI.LT
