太陽系外の地球外生命の探索は現在、太陽に似た星の周りの惑星外システムの「居住可能ゾーン」内の太陽系外惑星に焦点を当てています。他の星の周りの地球のような惑星を見つけることは、NASAのケプラーミッションの主な目標です。
星の周囲の居住可能ゾーン（HZ）は、十分な密度の大気が与えられた場合に、地上の惑星の表面に液体の水が存在できる距離の範囲として定義されます。地球型惑星は一般に岩だと定義され、サイズと質量が地球に似ています。さまざまな直径、明るさ、温度の星の周りの居住可能ゾーンの視覚化がここに表示されます。赤の領域は熱すぎ、青の領域は冷たすぎますが、緑の領域は液体の水にちょうど適しています。このように記述できるため、HZは 「ゴルディロックスゾーン」.
通常、私たちは他の星の周りの惑星を太陽系に似ていると考えています。理論的には可能ですが、科学者たちは、惑星が星のペアまたは複数の星系の周りに見つかるかどうかについて議論しました。その後、2011年9月、NASAのケプラーミッションの研究者たちは、スターウォーズの架空のタトゥイーンのような2つの星を周回する、ガスでガス状の土星サイズの冷たい惑星、ケプラー16bの発見を発表しました。
今週は、太陽系外惑星を研究している若い銃の1つであるビリークォールズにインタビューする機会がありました。月曜日、ビリーと彼の共著者であるZdzislaw Musielak教授と准教授Manfred Cuntzは、テキサス州オースティンで開催されたAAS会議で、ケプラー16の居住可能ゾーン内の地球に似た惑星や他の周星系の可能性についての調査結果を発表しました。 。
「居住可能ゾーンを定義するために、特定の距離でオブジェクトに入射するフラックスの量を計算します」とビリーは説明しました。 「また、異なる大気を持つ異なる惑星が異なる方法で熱を保持することを考慮しました。温室効果が非常に弱い惑星は、星に近づく可能性があります。温室効果がより強い惑星の場合、居住可能ゾーンはさらに遠くなります。」
「私たちの特定の研究では、2つの星を周回する惑星があります。星の1つは他の星よりもはるかに明るいです。非常に明るいので、私たちは、より小さな暗い伴星からの流束を完全に無視しました。したがって、この場合の居住可能ゾーンの定義は控えめな見積もりです。」
Quarlesと彼の同僚は、ケプラー16 HZ内の惑星軌道の長期安定性に関する広範な数値研究を行いました。 「惑星軌道の安定性は、連星からの距離に依存します」とクアルレスは言いました。 「副星からの摂動が少ないため、遠ざかるほど安定する傾向があります。」
ケプラー16システムの場合、主星の周りの惑星軌道は0.0675 AU（天文単位）までしか安定していません。 「それは、暴走温室効果が引き継ぐ居住可能性の内側の限界の内側です」とビリーは説明しました。これは、ペアの主星の周りの接近軌道に住むことができる惑星の可能性をほとんど除外します。彼らが発見したのは、ケプラー16の低質量星のペアの周りのさらに遠いゴールディロックスゾーンの軌道が100万年以上の時間スケールで安定しており、生命がそのHZ内の惑星で進化する可能性を提供していることです。
ケプラー16bのほぼ円形の軌道は、星から約6500万マイルの距離にあり、この居住可能ゾーンの外縁にあります。ガスの巨人である16bは、居住可能な地球型惑星ではありません。しかし、地球のような月、 ゴルディロックス・ムーン、この惑星の周りの軌道では、地球のような大気を保持するのに十分な大きさであれば、この惑星は生命を維持することができます。 「私たちは、ケプラー-16bの軌道上で居住可能なエキソムーンが可能であると判断しました」とQuarlesは言いました。
星の進化がこれらのゴルディロックスゾーンにどのように影響するかをクアルズに尋ねました。彼は私に言った、「システムの存続期間にわたって考慮すべき多くの事柄があります。それらの1つは、スターが時間とともにどのように進化するかです。ほとんどの場合、ハビタブルゾーンはすぐ近くから始まり、その後ゆっくりと流れていきます。」
星の主なシーケンスの寿命の間に、水素の核燃焼により、コアにヘリウムが蓄積し、圧力と温度が上昇します。これは、より大規模で金属性の低い星でより迅速に発生します。これらの変化は星の外側の領域に影響を与え、その結果、光度と有効温度が着実に増加します。星がより明るくなり、HZが外側に移動します。この動きにより、恒星のメインシーケンスの寿命の初めにHZ内の惑星が熱くなり、最終的には居住不能になる可能性があります。同様に、元々HZの外にあった、もてなしの惑星は、解凍して、生命を始めることができます。
「私たちの研究では、恒星の進化の部分を無視しました」と主執筆者のクアルルズは言いました。 「モデルを100万年間実行して、星のライフサイクルのその部分の居住可能ゾーンがどこにあるかを確認しました。」
星から適切な距離にいることは、惑星が居住可能であるために必要な条件の1つにすぎません。惑星の居住可能な条件には、さまざまな地球物理学的および地球化学的条件が必要です。多くの要因が居住性を妨げる、または妨げることがあります。たとえば、惑星には水が足りない、重力が弱すぎて密集した大気を保持できない、大きな衝撃の割合が高すぎる、または生命に必要な最低限の材料（まだ議論のために残っている）がないかもしれません。
1つ明確な点があります。私たちが知っているように生命のすべての要件があっても、他の星の周りにはたくさんの惑星があるように見えます、そしておそらく ゴルディロックスの月 惑星の周りで、私たちの銀河の星の居住可能ゾーン内を周回し、別の太陽の周りの惑星または月の大気中の生命の痕跡を検出することは、今や時間の問題のように思えます。
