Künstlerische Darstellung einer bewohnbaren Welt, die einen Roten Zwerg umkreist. (ESO/M. Kornmesser) Im großen kosmischen Maßstab ist unsere kleine Ecke des Universums nichts Besonderes – diese Idee liegt dem zugrunde Kopernikanisches Prinzip . Dennoch gibt es einen wichtigen Aspekt unseres Planeten, der in der Tat besonders ist: Unsere Sonne ist ein Gelber Zwerg.
Da wir unseren Heimatstern am besten kennen, wäre es verlockend anzunehmen, dass gelbe und weiße Zwergsterne (FGK-Zwerge) anderswo im Kosmos häufig vorkommen. Sie sind jedoch bei weitem nicht die zahlreichsten Sterne in der Galaxie; Diese bestimmte Feder gehört in die Kappe eines anderen Sterntyps – des Roten Zwergs (M-Zwerg).
Rote Zwerge machen nicht nur so viel aus 75 Prozent Von allen Sternen in der Milchstraße sind sie viel kühler und langlebiger als Sterne wie die Sonne. Viel, viel länger gelebt.
Wir gehen davon aus, dass unsere Sonne etwa 10 Milliarden Jahre alt wird. Es wird erwartet, dass Rote Zwerge Billionen leben. Tatsächlich so lange, dass in den gesamten 13,4 Milliarden Jahren seit dem Jahr noch keiner das Ende seiner Hauptreihenlebensdauer erreicht hat Urknall .
Da Rote Zwerge so häufig vorkommen und so stabil sind und wir uns nicht automatisch als kosmisch etwas Besonderes betrachten sollten, sollte die Tatsache, dass wir keinen Roten Zwerg umkreisen, etwas überraschend sein. Und doch sind wir hier und umkreisen einen nicht so gewöhnlichen Gelben Zwerg.
Das, laut einem Papier vom Astronomen David Kipping von der Columbia University ist das Red-Sky-Paradoxon – eine Folge davon Fermi-Paradoxon , was die Frage stellt, warum wir dort draußen im großen weiten Universum noch keine anderen Formen intelligenten Lebens gefunden haben.
„Dieses Paradoxon lösen“ er schreibt , „würde Leitlinien für die Ausrichtung zukünftiger Fernerkundungsexperimente und die Grenzen des Lebens im Kosmos aufzeigen.“
Künstlerische Darstellung des Planetensystems, das den Roten Zwerg TRAPPIST-1 umkreist. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
Rote Zwergsterne sind eine attraktive Perspektive für die Suche nach außerirdischem Leben. Sie brennen nicht so heiß wie sonnenähnliche Sterne, was bedeutet, dass alle Exoplaneten, die sie umkreisen, näher beieinander sein müssen, um bewohnbare Temperaturen zu erreichen. Dies wiederum könnte es einfacher machen, solche Exoplaneten zu finden und zu untersuchen, da sie ihre Sterne häufiger umkreisen als die Erde die Sonne.
Tatsächlich haben Astronomen eine ganze Reihe felsiger Exoplaneten gefunden – wie die Erde, Venus Und Mars – umkreisende Rote Zwergsterne in dieser bewohnbaren Zone. Und einige von ihnen liegen sogar relativ nah beieinander. Es ist verlockendes Zeug , und es scheint auf jeden Fall, dass Rote Zwerge zumindest irgendwo Leben beherbergen sollten, weshalb Astrobiologen suchen.
In seinem Artikel stellt Kipping vier Lösungen für das Red-Sky-Paradoxon vor.
Vorsatz I: Ein ungewöhnliches Ergebnis
Das erste ist, dass wir einfach nur ein verdammter Sonderling sind. Wenn die Häufigkeit, mit der Leben um beide Sterntypen entsteht, ähnlich ist, dann ist die Erde ein Ausreißer, und unser Erscheinen in einer Umlaufbahn um die Sonne war nur ein Zufall, eine Chance von eins zu 100.
Das würde zu Spannungen mit dem kopernikanischen Prinzip führen, das besagt, dass es im Universum keine privilegierten Beobachter gibt und dass unser Platz darin ziemlich normal ist. Wenn wir Ausreißer wären, würde das bedeuten, dass unser Platz es ist nicht so normal.
Diese Antwort ist nicht unmöglich, aber auch nicht besonders befriedigend. Die anderen drei Lösungen liefern Antworten, die nicht nur zufriedenstellender sind, sie könnten sogar überprüfbar sein.
Resolution II: Gehemmtes Leben unter rotem Himmel
In dieser Resolution argumentiert Kipping, dass Gelbe Zwerge bewohnbarer seien als Rote Zwerge und dass in der Nähe von Roten Zwergen daher weitaus seltener Leben entsteht – etwa 100-mal seltener. Es gibt viele theoretische Beweise, die diese Idee stützen. Rote Zwerge zum Beispiel neigen dazu, laut zu sein und viel Flare-Aktivität zu zeigen, was aber in der Regel nicht der Fall ist Jupiterähnliche Planeten .
„Viele theoretische Arbeiten haben die Plausibilität des komplexen Lebens auf M-Zwergen in Frage gestellt, wobei Bedenken hinsichtlich der Gezeitenblockierung und des atmosphärischen Kollapses, einer erhöhten Exposition gegenüber den Auswirkungen der Sternaktivität, längeren Phasen vor der Hauptreihe und dem Mangel an potenziell nützlichen jupitergroßen Zwergen geäußert wurden.“ Gefährten,' Kipping schrieb .
„Auf dieser Grundlage gibt es gute theoretische Argumente, die Resolution II unterstützen, obwohl wir betonen, dass sie durch Beobachtungen noch nicht bestätigt wurde.“
Künstlerische Darstellung eines Roten Zwergs, der einen Megaflare auslöst. (Goddard Space Flight Center der NASA/S. Wiessinger)
Resolution III: Ein verkürztes Fenster für komplexes Leben
Hier wird argumentiert, dass das Leben einfach nicht genug Zeit hatte, um um rote Zwergsterne herum zu entstehen.
Das mag kontraintuitiv erscheinen, aber es hat mit der Phase vor der Hauptreihenfolge im Leben des Sterns zu tun, bevor er mit der Fusion von Wasserstoff beginnt. In diesem Zustand brennt der Stern heißer und heller; Bei Roten Zwergen dauert es etwa eine Milliarde Jahre. Während dieser Zeit könnte auf allen potenziell bewohnbaren Welten ein außer Kontrolle geratener permanenter Treibhauseffekt ausgelöst werden.
Dies könnte bedeuten, dass das Zeitfenster für die Entstehung komplexer Biologie auf Gesteinsplaneten auf Weißen und Gelben Zwergen viel länger ist als auf Roten Zwergen.
Lösung IV: Ein Mangel an blassen roten Punkten
Obwohl schließlich etwa 16 Prozent der Roten Zwerge mit Exoplaneten als Träger felsiger Exoplaneten in der bewohnbaren Zone aufgeführt sind, sind diese Welten möglicherweise nicht so häufig, wie wir dachten. Bei unseren Untersuchungen werden die massereichsten Roten Zwerge untersucht, da sie am hellsten und am einfachsten zu untersuchen sind; Aber was wäre, wenn es bei den kleinen Exoplaneten, über die wir relativ wenig wissen, keine felsigen Exoplaneten in der bewohnbaren Zone gibt?
Da die Roten Zwerge mit geringer Masse tatsächlich am zahlreichsten sind, könnte dies bedeuten, dass felsige Exoplaneten in der bewohnbaren Zone um Rote Zwerge 100-mal seltener vorkommen als um Gelbe Zwerge.
„In diesem Fall ist intelligentes Leben im Kosmos selten und entsteht überall zwischen M- und FGK-Zwergen, aber bewohnbare Welten sind bei M-Zwergen mindestens zwei Größenordnungen seltener als bei FGKs.“ Kipping schrieb .
„Zwei Größenordnungen sind ein erheblicher Unterschied, was dies zu einer besonders interessanten Erklärung macht.“ Dies würde erfordern, dass die überwiegende Mehrheit der vielen bekannten erdgroßen, gemäßigten Planeten um M-Zwerge irgendwie unwirtlich für Leben sind, oder dass die späten M-Zwerge (Ende mit geringer Masse) selten bewohnbare Welten beherbergen.“
Künstlerische Darstellung einer bewohnbaren Welt, die den Roten Zwerg Proxima Centauri umkreist. (Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
Es ist sogar möglich, dass die Antwort in mehreren dieser Vorsätze liegt, wodurch die Wirkung in einem Bereich weniger ausgeprägt wäre. Und möglicherweise können wir bald eine Bestätigung erhalten. Wenn sich unsere Technologie verbessert, werden wir beispielsweise in der Lage sein, die masseärmeren Roten Zwergsterne besser zu sehen und nach Planeten zu suchen, die sie umkreisen.
Wenn wir dann felsige Exoplaneten finden, können wir uns ihre potenzielle Bewohnbarkeit genauer ansehen und feststellen, ob sie in der bewohnbaren Zone kreisen und ob das Leben dort möglicherweise durch Sternprozesse behindert wurde.
'Letzten Endes,' Kipping schrieb „Die Lösung des Paradoxons des Roten Himmels ist von zentralem Interesse für die Astrobiologie und SETI, mit Implikationen dafür, welchen Sternen wir unsere Ressourcen widmen sollten, und stellt außerdem eine grundlegende Frage über die Natur und die Grenzen des Lebens im Kosmos.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in PNAS .