Парадокс красного неба заставит вас усомниться в нашем месте во Вселенной

В большом космическом масштабе наш маленький уголок Вселенной не такой уж особенный — эта идея лежит в основе принципа Коперника. Тем не менее, есть один важный аспект нашей планеты, который действительно необычен: наше Солнце — желтый карлик.

Поскольку наша звезда — это то, что мы знаем наиболее близко, было бы соблазнительно предположить, что желтые и белые карлики (карлики FGK) распространены в других местах космоса. Однако это далеко не самые многочисленные звезды в галактике; это звание принадлежит к другому типу звезд — красным карликам (M карлики).

Красные карлики не только составляют 75 процентов всех звезд Млечного Пути, но и намного холоднее и долговечнее, чем такие звезды, как Солнце.

Мы ожидаем, что наше Солнце проживет около 10 миллиардов лет; Ожидается, что красные карлики будут жить триллионами. Фактически, настолько долго, что ни один из них еще не достиг конца своей продолжительности жизни на главной последовательности за все 13,4 миллиарда лет с момента Большого Взрыва.

Поскольку красных карликов так много и они так стабильны, и поскольку мы не должны автоматически считать себя особенными в космосе, то тот факт, что мы не вращаемся вокруг красного карлика, должен вызывать некоторое удивление. И все же вот мы находимся на орбите необычного желтого карлика.

Согласно статье астронома Дэвида Киппинга из Колумбийского университета, это парадокс красного неба — следствие парадокса Ферми, который ставит под вопрос, почему мы до сих пор не обнаружили никаких других форм разумной жизни в большой обширной Вселенной.

«Разрешение этого парадокса, — пишет он, — откроет руководство для нацеливания будущих экспериментов по дистанционному зондированию жизни и границ жизни в космосе».

Красные карлики — привлекательная перспектива для поиска внеземной жизни. Они не горят так же горячо, как звезды, подобные Солнцу, а это значит, что любые экзопланеты, вращающиеся вокруг них, должны быть ближе, чтобы обладать пригодной для жизни температурой. В свою очередь, это может упростить поиск и изучение таких экзопланет, поскольку они вращаются вокруг своих звезд чаще, чем Земля вращается вокруг Солнца.

Действительно, астрономы обнаружили довольно много скалистых экзопланет, таких как Земля, Венера и Марс, вращающихся вокруг красных карликов в обитаемой зоне. А некоторые из них даже относительно близки.

В своей статье Киппинг излагает четыре решения парадокса красного неба.

Решение I: необычный результат.

Если скорость появления жизни вокруг обоих типов звезд схожа, то Земля является исключением, и наше появление на орбите Солнца было случайным, один шанс из 100.

Это создало бы противоречие с принципом Коперника, который гласит, что во Вселенной нет привилегированных наблюдателей и что наше место в ней вполне нормальное. То, что мы выделяемся, предполагает, что наше место не так уж и нормально.

Этот ответ не невозможен, но и не приносит особого удовлетворения. Остальные три решения дают ответы, которые не только более удовлетворительны, но и действительно могут быть проверены.

Решение II: подавленная жизнь под красным небом.

В этой резолюции Киппинг утверждает, что желтые карлики более пригодны для жизни, чем красные карлики, и, как следствие, жизнь вокруг красных карликов возникает гораздо реже — примерно в 100 раз реже. Есть много теоретических доказательств, подтверждающих эту идею. Например, красные карлики, как правило, шумные, с большим количеством вспышек и не имеют планет, подобных Юпитеру.

Решение III: для сложной жизни время еще не пришло.

Здесь аргумент состоит в том, что жизни просто не хватило времени, чтобы появиться вокруг красных карликов.

Это может показаться нелогичным, но это связано с фазой жизни звезды, предшествующей главной последовательности, до того, как она начнет синтезировать водород. В этом состоянии звезда горит все жарче и ярче; для красных карликов период длится около миллиарда лет. В это время на любых потенциально пригодных для жизни мирах может возникнуть внезапный постоянный парниковый эффект.

Это может означать, что окно для появления сложной биологии на скалистых планетах на белых и желтых карликах намного длиннее, чем на красных карликах.

Решение IV: мало бледно-красных точек.

Наконец, хотя около 16 процентов красных карликов с экзопланетами указаны как содержащие скалистые экзопланеты в обитаемой зоне, возможно, эти миры не так распространены, как мы думали. В наших исследованиях отбираются самые массивные красные карлики, потому что они самые яркие и простые для изучения; но что, если у маленьких, о которых мы знаем относительно мало, нет каменистых экзопланет, пригодных для обитания?

Поскольку маломассивные красные карлики на самом деле являются наиболее многочисленными, это может означать, что скалистые экзопланеты обитаемой зоны встречаются в 100 раз реже вокруг красных карликов, чем вокруг желтых карликов.

Возможно даже, что ответ кроется в нескольких из этих решений, которые позволят эффекту в какой-либо одной области быть менее выраженным. И, возможно, вскоре мы сможем получить подтверждение. Например, по мере совершенствования нашей технологии мы сможем лучше обнаруживать маломассивные красные карлики и искать планеты на орбите вокруг них.

Сделав это, если мы найдем скалистые экзопланеты, мы сможем более внимательно изучить их потенциальную обитаемость, определить, вращаются ли они в обитаемой зоне, и могла ли жизнь там возникнуть.

«В конечном счете, — писал Киппинг, — разрешение парадокса красного неба представляет центральный интерес для астробиологии и SETI, что подразумевает, на какие звездынаправлять наши ресурсы, а также ставит фундаментальный вопрос о природе и пределах жизни во Вселенной».

Исследование опубликовано в PNAS.