Karły M mogą być najlepszymi – lub najgorszymi – pozaziemskimi domami

W poszukiwaniu nadających się do zamieszkania światów poza naszym Układem Słonecznym, największe, najgorętsze możliwości można znaleźć wokół najmniejszych, najchłodniejszych gwiazd. Nazywane karłami M, gwiazdy te mają zaledwie ułamek masy i jasności Słońca, ale są ponad 10 razy bardziej liczne. Planety krążące wokół karła M muszą znajdować się na bliskiej orbicie gwiazdy, aby było na niej wystarczająco ciepło do życia, niczym obozowicze tulący się do małego ogniska. Ta bliskość sprawia, że są one stosunkowo łatwe do odnalezienia dla łowców planet, a powszechność występowania karłów M oznacza, że w pobliżu jest ich mnóstwo do zbadania.

Astronomowie przygotowują się do takich poszukiwań. Wiele niezależnych projektów już monitoruje pobliskie karły M, a wiele nowych teleskopów i satelitów, w tym należący do NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (ma wystartować w 2017 roku), pracuje nad dostrzeżeniem orbitujących wokół nich planet. Te wysiłki sprawiają, że rychłe odkrycie potencjalnie nadających się do zamieszkania planet karłowatych typu M jest niemal pewne. Jednak to, czy wszystkie te ciała rzeczywiście okażą się zdatne do zamieszkania, jest znacznie mniej jasne: te same słoneczne właściwości, które sprawiają, że obiecujące planety karłowate M są tak łatwe do znalezienia, mogą również wykluczać możliwość istnienia życia na tych światach.

3 Powody, dla których planety karłowate M są łatwe do znalezienia, ale trudne do życia

Chybotanie i pływy Astronomowie znajdują niektóre planety szukając chybotliwych gwiazd, okresowego ruchu wstecznego spowodowanego grawitacyjnym przyciąganiem niewidocznych światów. Planeta wielkości Ziemi na nadającej się do zamieszkania orbicie wokół karła M zmieniałaby swój ruch w przestrzeni z wykrywalną prędkością metra na sekundę, a chybotanie powtarzałoby się co kilka tygodni lub miesięcy – znacznie częściej niż niemal niedostrzegalne chybotanie Słońca. Jednak przy tak bliskim sąsiedztwie, siły pływowe mogłyby wyssać energię z obrotu planety, powodując, że obracałaby się ona tylko raz na orbicie, zawsze prezentując tę samą półkulę w stosunku do gwiazdy, tak jak Księżyc w stosunku do Ziemi. W najgorszych scenariuszach woda i powietrze na takiej planecie mogłyby zamarznąć i zgromadzić się w postaci gigantycznej czapy lodowej na jej zimnej nocnej stronie, czyniąc powierzchnię niemożliwą do zamieszkania.

Cienie i rozbłyski Innym sposobem na zlokalizowanie planet jest szukanie cieni tranzytujących światów, planet, które częściowo zaćmiewają swoje gwiazdy widziane z Ziemi. Ze względu na ich bliskie orbity, tranzytujące planety karłowate M blokują większy ułamek światła gwiazdowego niż gdyby krążyły wokół większych gwiazd, co sprawia, że ich cienie są łatwiejsze do zauważenia. Jest jednak pewien minus dla potencjalnego życia. M-karły są znacznie mniej jasne niż gwiazdy podobne do Słońca i o wiele bardziej zmienne, gwałtownie ciemnieją i jaśnieją z powodu plam i rozbłysków gwiazdowych, kąpiąc planety w promieniowaniu rentgenowskim i ultrafioletowym. Takie nieprzewidywalne promieniowanie może siać spustoszenie w klimacie i biosferze. Z kolei planeta nadająca się do zamieszkania może zostać zniszczona przez potężne rozbłyski.

Długie życie i niespokojna młodość Jednym z powodów, dla których karły M są tak liczne, jest to, że po prostu żyją dłużej niż inne gwiazdy – ich liczba rośnie z czasem, ponieważ ich mały rozmiar pozwala im powoli, efektywnie spalać paliwo jądrowe. Ale ta długowieczność przychodzi dopiero po trudnej młodości. Nieco sprzecznie z intuicją, z powodu swoich niewielkich rozmiarów i słabszej grawitacji, karły M mogą potrzebować więcej czasu na uformowanie się niż dużo większe gwiazdy. Mogą one spędzić setki milionów lat jako protogwiazdy, powoli formując się z zapadających się obłoków gazu. Planety mogą jednak uformować się wokół takiej protogwiazdy w ciągu zaledwie kilkudziesięciu milionów lat. Przez cały ten czas światy te będą się smażyć w świetle i cieple protogwiazdy, prawdopodobnie gotując większość życiodajnej wody, zanim karzeł M zostanie w pełni uformowany.