En NASA-grafik som visar en planet i jordstorlek inuti, inom, och utanför den beboeliga zonen runt en stjärna. Kredit:NASA
Planetsystem kan vara tuffa miljöer i deras tidiga historia. De unga världarna kretsar runt solar i stellar plantskolor, hopar av stjärnor där våldsamma möten är vanliga. Inget av detta gör det lätt för livet att komma igång, men nu finner astronomer vid University of Sheffield ett positivt av denna tumultartade period. En modell som utvecklats av studentstudenten Bethany Wootton och Royal Society Dorothy Hodgkin-stipendiat Dr. Richard Parker tittar på hur den beboeliga zonen – området runt en stjärna där temperaturen tillåter flytande vatten att existera – förändras runt par av stjärnor, så kallade binära system.
De två forskarna upptäckte att ett möte med en passerande tredje stjärna kan klämma ihop det binära paret, utvidga den beboeliga zonen i processen. Deras resultat visas i ett nytt papper i tidskriften Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .
Den beboeliga zonen, kallas ibland "Goldilocks-zonen" eftersom temperaturen inte är för varm och inte för kall, tros vara avgörande för utvecklingen av liv på en planet. Om en planet ligger utanför denna zon, då är bildningen av de komplexa molekyler som behövs för livet mindre sannolikt.
Ungefär en tredjedel av stjärnsystemen i vår galax tros bestå av två eller flera stjärnor, och denna andel är mycket högre när stjärnorna är unga. Om dessa stjärnor är ett relativt stort avstånd från varandra, storleken på Guldlockszonen runt varje stjärna styrs av strålningen från den enskilda stjärnan. Om de två stjärnorna är närmare, storleken på Guldlockszonen ökar eftersom varje stjärna känner ytterligare värme från den andra och detta ökar sannolikheten för att en planet befinner sig på rätt plats för liv att utvecklas.
Konstnärens intryck av livet på en planet i omloppsbana runt ett binärt stjärnsystem, syns som två solar på himlen. Kredit:Mark Garlick
Wootton och Parker tittade på hur detta förändrades i stellar plantskolor. De använde datorsimuleringar för att modellera interaktionerna mellan unga stjärnor i dessa kluster, beräkna hur dessa möten påverkade de binära paren. I en typisk stellar plantskola med 350 binärer, de två forskarna fann att 20 skulle få sina stjärnor sammanpressade, och deras Goldilocks-zoner expanderade sedan.
I några få fall, de beboeliga zonerna av vitt åtskilda stjärnor överlappade faktiskt varandra, ytterligare öka möjligheten att alla planeter i omloppsbana runt en eller båda stjärnorna är på rätt plats för liv att utvecklas.
Wootton kommenterar:"Sökandet efter liv någon annanstans i universum är en av de mest grundläggande frågorna inom modern vetenskap, och vi behöver alla bevis vi kan hitta för att hjälpa till att svara på det."
Ett diagram över två stjärnor i ett binärt system, före och efter ett möte med en tredje passerande stjärna. Stjärnorna är de gula/orange prickarna (den gula stjärnan har samma massa som vår sol, den orange stjärnan är drygt hälften av solens massa) och de beboeliga zonerna visas i blått. Den "smala" beboeliga zonen är den mest pessimistiska uppskattningen av var vatten kan existera som vätska, och den cyan beboeliga zonen är den mest optimistiska uppskattningen. Diagrammet visar en stjärna i en omloppsbana, följa den svarta stigen, runt den andra, och storleken och formen på omloppsbanan ändras efter mötet. I detta möte har de två stjärnorna flyttat närmare varandra, och båda stjärnorna känner den extra värmen från varandra. Detta har effekten av att öka storleken på de beboeliga zonerna, speciellt runt den lägre massstjärnan, och ibland överlappar de beboeliga zonerna. Den grå streckade linjen visar det maximala avståndet en planet kan vara från stjärnan och fortfarande förbli i en stabil bana. Kredit:Richard Parker / Bethany Wootton / University of Sheffield
"Vår modell antyder att det finns fler binära system där planeter sitter i Guldlockszoner än vi trodde, öka livsutsikterna. Så dessa världar älskade av science fiction-författare – där två solar lyser på deras himmel över främmande liv – ser mycket mer sannolika ut nu."
Nästa steg för denna forskning är att använda fler datormodeller för att förstå om de negativa processer en ung stjärna upplever uppvägs av de positiva. Parker och hans forskargrupp undersöker för närvarande om intern uppvärmning i jorden sker på grund av att vår unga sol föddes nära en supernovaexplosion av en massiv stjärna; denna explosion skulle vara katastrofal för livet på jorden idag, men kan ge de nödvändiga förutsättningarna för att liv ska ha utvecklats på jorden i första hand.
