Nieuw onderzoek van de Hubble-ruimtetelescoop en de Very Large Telescope van ESO dempt een deel van het enthousiasme bij het zoeken naar leven. Waarnemingen van beide ‘scopes suggereren dat de grondstoffen die nodig zijn voor het leven zeldzaam kunnen zijn in zonnestelsels rond rode dwergen.
En als de grondstoffen er niet zijn, kan het betekenen dat veel van de exoplaneten die we in de bewoonbare zones van andere sterren hebben gevonden, uiteindelijk toch niet bewoonbaar zijn.
Vanuit ons aardse gezichtspunt is het gemakkelijk te denken dat de meeste sterren veel op onze zon lijken. Het is groot en geel en helder en de sterren die we aan de nachtelijke hemel zien, zien er grotendeels hetzelfde uit. Maar dat is een illusie. In feite is het meest voorkomende type ster een rode dwerg.
Rode dwergen zijn kleiner en koeler dan onze zon en ze vormen ongeveer 75% van de sterren in ons Melkwegstelsel. Dat betekent dat ongeveer 75% van de planeten in de Melkweg in een baan om rode dwergen draait.
En wat de zoektocht naar leven betreft, dat kan een groot probleem zijn.
Laten we eens kijken naar ons zon- en zonnestelsel om het probleem met rode dwergen en de grondstoffen voor het leven te begrijpen.
Sterren ontstaan uit enorme wolken van gas en stof die moleculaire wolken worden genoemd. Terwijl de zwaartekracht aan het werk gaat, verzamelt het materiaal zich in het midden van de wolk. Uiteindelijk, als er voldoende materiaal is verzameld, worden de dichtheid en druk zo groot dat fusie ontbrandt en een ster wordt geboren. Het type ster dat zich vormt, hangt af van de initiële massa van de ster.
Meestal wordt in ons Melkwegstelsel toch een rode dwerg geboren. In zeldzame gevallen wordt een ster zoals onze zon geboren. Het overgebleven materiaal van de wolk omcirkelt de ster als een protoplanetaire schijf en vormt uiteindelijk objecten zoals planeten, asteroïden en kometen. Wat er daarna in het zonnestelsel gebeurt, kan sterk afhankelijk zijn van het type ster in het midden.
Naarmate de tijd verstreek in ons eigen zonnestelsel, werd de aarde gevormd en vervolgens afgekoeld. Er was een overvloed aan kometen en asteroïden in ons vroege zonnestelsel en ze bevatten veel waterijs en organische verbindingen. Gedurende een lange periode zijn veel van deze kometen op de aarde neergestort, waarbij hun water en chemicaliën zijn afgezet. De meeste wetenschappers zijn van mening dat hier de aarde het meeste van zijn water heeft gekregen en de chemie die nodig is voor het leven.
De vraag is: gebeurt dit in zonnestelsels met rode dwergen?
"Deze waarnemingen suggereren dat watervoerende planeten zeldzaam kunnen zijn rond rode dwergen ..."
Carol Grady van Eureka Scientific in Oakland, Californië, co-onderzoeker van de Hubble-waarnemingen.
In ons zonnestelsel is onze zon behoorlijk stabiel. Het laait op en zendt coronale massa-ejecties uit, maar over het algemeen is het relatief stabiel. De zon deed zijn ding en de planeten en kometen deden hun ding. Maar rode dwergen zijn anders.
De nieuwe waarnemingen van de Hubble en de VLT van de rode dwerg AU Microscopii laten zien dat er iets anders gebeurt. AU Micro is een zeer jonge ster, slechts 12 miljoen jaar oud, dat is minder dan 1% van de leeftijd van de zon. Dus we kijken naar een jonge ster en een zonnestelsel in zijn beginjaren. En deze waarnemingen tonen enorme klodders snel bewegend materiaal die door het jonge zonnestelsel vegen.
Tot dusver hebben ze zes van deze klodders materiaal gezien en ze eroderen snel de schijf van gas en stof die de jonge ster omringt. Volgens een persbericht werken deze klodders "als een sneeuwploeg door kleine deeltjes - mogelijk met water en andere vluchtige stoffen - uit het systeem te duwen". En het lijkt snel te gaan. Uit de waarnemingen blijkt dat de gehele protoplanetaire schijf in slechts 1,5 miljoen jaar zou kunnen zijn verdwenen.
"Deze waarnemingen suggereren dat watervoerende planeten zeldzaam kunnen zijn rond rode dwergen, omdat alle kleinere lichamen die water en organische stoffen vervoeren, worden uitgeblazen terwijl de schijf wordt opgegraven", legt Carol Grady van Eureka Scientific in Oakland, Californië, co-onderzoeker van de Hubble-waarnemingen.
Als deze klodders het jonge zonnestelsel van water zuiveren, bevatten kometen geen waterijs dat uiteindelijk in jonge planeten kan crashen, water afleveren en ze bewoonbaar maken. Organische chemicaliën zijn ook levenslange ingrediënten en als ze snel worden weggevaagd, dan hebben de vooruitzichten voor het leven op planeten rond rode dwergen een grote hit gekregen.
"De snelle dissipatie van de schijf is niet iets dat ik had verwacht."
Carol Grady van Eureka Scientific in Oakland, Californië, co-onderzoeker van de Hubble-waarnemingen.
'De snelle dissipatie van de schijf is niet iets dat ik had verwacht', zei Grady. “Op basis van de waarnemingen van schijven rond meer heldere sterren, hadden we verwacht dat schijven rond zwakkere rode dwergsterren een langere tijdspanne zouden hebben. In dit systeem is de schijf verdwenen voordat de ster 25 miljoen jaar oud is. '
Wetenschappers weten nog niet precies wat de klodders zijn en waar ze vandaan komen. Het voor de hand liggende antwoord is de ster zelf, maar wetenschappers weten nog niet wat de relatie tussen de AU Microscopii is. Maar door observaties hebben wetenschappers een paar dingen over de blobs geleerd.
De klodders bewegen zich met snelheden tussen 14.500 km per uur (9.000 mph) en 43.500 km per uur (27.000 mijl per uur), snel genoeg om te ontsnappen aan de zwaartekrachtkoppelingen van de ster. Ze variëren momenteel in afstand van ongeveer 930 miljoen mijl tot meer dan 5,5 miljard mijl van de ster.
'Deze structuren kunnen aanwijzingen opleveren voor de mechanismen die deze blobs aandrijven.'
Co-onderzoeker Glenn Schneider van Steward Observatory in Tucson, Arizona.
De blobs hebben ook structuur. Een ervan heeft een paddenstoelvormige dop boven het vlak van de schijf en een lusstructuur onder de schijf. Deze functies kunnen aanwijzingen geven over wat de blobs veroorzaakt. "Deze structuren kunnen aanwijzingen opleveren voor de mechanismen die deze klodders aandrijven", zegt co-onderzoeker Glenn Schneider van Steward Observatory in Tucson, Arizona.
AU Micro is goed geplaatst in de ruimte voor observatie. Het is slechts ongeveer 32 lichtjaar verwijderd in het zuidelijke sterrenbeeld Microscopium. De meeste andere waarneembare rode dwergen met de juiste omstandigheden zijn veel verder weg.
"AU Mic is ideaal geplaatst", zei Schneider. 'Maar het is slechts een van de ongeveer drie of vier rode-dwergsystemen met bekende door sterrenlicht verstrooiende schijven van circumstellair puin. De andere bekende systemen zijn doorgaans ongeveer zes keer verder weg, dus het is een uitdaging om een gedetailleerd onderzoek uit te voeren naar de soorten functies op die schijven die we in AU Mic zien. " Maar om dit type blob-activiteit in andere rode dwergsystemen te bevestigen, is gedetailleerde studie van andere systemen essentieel.
Sommige van de waarnemingen van andere rode dwergsystemen zijn al gedaan en astronomen hebben vergelijkbare blob-activiteit in die systemen geïdentificeerd.
'Het laat zien dat AU Mic niet uniek is', zei Grady. "Je zou zelfs kunnen stellen dat het, omdat het een van de dichtstbijzijnde systemen van dit type is, onwaarschijnlijk is dat het uniek is."
Het type ster dat zich vormt en de omstandigheden in de schijf in de begindagen van een zonnestelsel, lijken cruciaal te zijn voor de vorming van leven. Als 75% van de planeten in een baan om rode dwergen draait, en die rode dwergen klodders uitstoten die water en organische chemicaliën uit het zonnestelsel verwijderen, dan zouden alle rotsachtige planeten daar voor altijd droog en levenloos blijven. Dat is behoorlijk somber.
Maar niet alles is somber als het gaat om het zoeken naar leven. We verwachten dat het leven zeldzaam zal zijn. Dit helpt het gewoon te bevestigen.
In ieder geval zijn er nog steeds de andere 25% van de sterren en alle miljoenen sterren zoals onze zon. En we kennen ten minste één planeet die, zoals Carl Sagan zei, "... bruist van het leven".
Ondanks deze nieuwe waarnemingen kunnen er nog andere zijn. Alleen niet rond rode dwergen.
Bronnen:
- Persbericht van Hubblesite: jonge planeten in een baan rond rode dwergen kunnen ingrediënten voor het leven missen
- Wikipedia-vermelding: AU Microscopii
