Paradoks langit merah akan membuat Anda bertanya-tanya tentang tempat kita di alam semesta

Pada skala kosmik besar, sudut kecil alam semesta kita tidak begitu istimewa – ide ini terletak di jantung Prinsip Copernicus. Namun, ada satu aspek utama tentang planet kita yang benar-benar aneh: matahari kita adalah katai kuning.

Karena bintang kita adalah apa yang kita ketahui begitu dekat, akan tergoda untuk berasumsi bahwa bintang katai kuning dan putih (katai FGK) adalah umum di tempat lain di alam semesta. Namun, itu jauh dari bintang paling banyak di galaksi. Bulu khusus ini milik penutup jenis bintang lain – katai merah (katai M).

Katai merah tidak hanya membuat nasib yang sama 75 persen Dari semua bintang di Bima Sakti, itu adalah yang terdingin dan berumur paling lama daripada bintang seperti Matahari. Hidup lebih lama.

Kita mengharapkan matahari kita hidup sekitar 10 miliar tahun; Bintang katai merah diperkirakan hidup triliunan. Faktanya, begitu lama, tidak ada satupun dari mereka yang mencapai akhir dari rentang hidup deret utama selama 13,4 miliar tahun yang lalu. ledakan besar.

Karena katai merah begitu berlimpah dan stabil, dan karena kita seharusnya tidak secara otomatis menganggap diri kita istimewa secara kosmologis, fakta bahwa kita tidak mengorbit katai merah seharusnya agak mengejutkan. Namun, di sinilah kita, berputar di sekitar katai kuning yang tidak biasa.

ini, Menurut kertas Oleh astronom David Kipping dari Universitas Columbia, ini adalah Paradoks Langit Merah – akibat wajar dari Paradoks Fermi, yang bertanya-tanya mengapa kita belum menemukan bentuk kehidupan cerdas lainnya, yang ditemukan di alam semesta yang sangat luas.

“Menyelesaikan paradoks ini,” Ia sedang menulis, “akan mengungkapkan panduan untuk menargetkan eksperimen penginderaan kehidupan jarak jauh di masa depan dan batas kehidupan di alam semesta.”

Kesan seniman tentang sistem planet yang mengorbit TRAPPIST-1 katai merah. (Mark Garlick/Perpustakaan Foto Sains/Getty Images)

Bintang katai merah adalah kesempatan menarik untuk mencari kehidupan di luar bumi. Mereka tidak terbakar sepanas bintang seperti matahari, yang berarti bahwa setiap exoplanet yang mengorbit mereka harus lebih dekat untuk mencapai suhu yang dapat dihuni. Pada gilirannya, ini dapat mempermudah untuk menemukan dan mempelajari salah satu dari planet ekstrasurya ini, karena mereka mengorbit bintangnya lebih sering daripada Bumi mengorbit matahari.

Faktanya, para astronom telah menemukan beberapa eksoplanet berbatu – seperti Bumi, Venus Dan Mars Ia mengorbit bintang katai merah di zona layak huni ini. Beberapa relatif dekat. Ini hal yang membingungkan, dan sepertinya bintang katai merah setidaknya harus menampung kehidupan di suatu tempat, itulah sebabnya para ahli astrobiologi sedang meneliti.

Dalam makalahnya, Kipping mengemukakan empat keputusan paradoks langit merah.

Keputusan pertama: hasil yang luar biasa

Yang pertama adalah, yah, kami hanya bola aneh yang aneh. Jika tingkat kemunculan kehidupan di sekitar kedua jenis bintang serupa, Bumi jauh, dan kemunculan kita di sekitar Matahari hanya acak, satu dari 100 kemungkinan.

Ini akan menciptakan ketegangan dengan Prinsip Copernicus, yang menyatakan bahwa tidak ada pengamat yang berbeda di alam semesta, dan bahwa tempat kita di dalamnya sangat alami. Bagi kita untuk menjadi ekstremis mungkin menyarankan bahwa tempat kita adalah Bukan Sangat alami.

Jawaban ini bukan tidak mungkin, tetapi bukan jawaban yang memuaskan. Tiga keputusan lainnya memberikan jawaban yang tidak hanya lebih memuaskan, tetapi sebenarnya dapat diuji.

Resolusi 2: Mencegah kehidupan di bawah langit merah

Berdasarkan keputusan ini, Kipping berpendapat bahwa katai kuning lebih layak huni daripada katai merah, dan akibatnya, kehidupan tampak jauh lebih sedikit di sekitar katai merah – sekitar 100 kali lebih sedikit. Ada banyak bukti teoretis untuk mendukung gagasan ini. Katai merah, misalnya, cenderung berisik, dengan banyak aktivitas bercahaya, dan mereka cenderung tidak memiliki planet seperti Jupiter.

Banyak pekerjaan teoretis telah mempertanyakan masuk akal kehidupan kompleks pada katai M, dengan kekhawatiran yang diangkat tentang penutupan pasang surut dan keruntuhan atmosfer, peningkatan kerentanan terhadap efek aktivitas bintang, fase pra-urutan primer yang diperpanjang, dan kelangkaan potensi manfaat. Jupiterteman ukuran,” Buku Kipping.

“Atas dasar ini, ada alasan teoretis yang baik untuk mendukung keputusan kedua, meskipun kami mempertahankan bahwa itu tetap tidak terealisasi dalam hal pengamatan.”

Kesan artis tentang kurcaci merah yang memancarkan cahaya besar. (Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA/S. Wesinger)

Keputusan ketiga: jendela pecah menuju kehidupan yang kompleks

Argumennya di sini adalah bahwa kehidupan tidak memiliki cukup waktu untuk muncul di sekitar bintang katai merah.

Ini mungkin tampak kontra-intuitif, tetapi ini ada hubungannya dengan urutan pra-primer kehidupan bintang, sebelum mulai menggabungkan hidrogen. Dalam hal ini, bintang menyala lebih panas dan lebih terang; Untuk katai merah, mereka bertahan sekitar satu miliar tahun. Selama waktu ini, efek rumah kaca permanen yang tak terkendali dapat terjadi di dunia mana pun yang berpotensi layak huni.

Ini bisa berarti bahwa jendela biologi kompleks untuk muncul di planet berbatu pada katai putih dan kuning jauh lebih lama daripada di katai merah.

Resolusi Keempat: Jarangnya titik merah samar

Akhirnya, meskipun sekitar 16 persen dari katai merah dengan exoplanet terdaftar sebagai tuan rumah exoplanet berbatu di zona layak huni, dunia ini mungkin tidak biasa seperti yang kita duga. Survei kami mengambil sampel katai merah yang paling masif, karena mereka adalah yang paling terang dan paling mudah untuk dipelajari; Tetapi bagaimana jika planet asing, yang hanya sedikit kita ketahui, tidak memiliki planet ekstrasurya berbatu di zona layak huni?

Karena katai merah bermassa rendah sebenarnya adalah yang paling banyak, ini bisa berarti bahwa planet ekstrasurya berbatu di zona layak huni seratus kali lebih jarang di sekitar katai merah daripada katai kuning.

“Dalam hal ini, kehidupan cerdas jarang terjadi di alam semesta dan menyebar secara global antara katai M dan FGK, tetapi dunia yang dapat dihuni setidaknya dua kali lipat lebih jarang di sekitar katai M daripada FGK,” Buku Kipping.

“Dua orde perbedaan magnitudo adalah perbedaan signifikan yang membuat interpretasi ini menjadi sangat menarik. Ini mensyaratkan bahwa sebagian besar planet berukuran Bumi dan sedang yang diketahui di sekitar katai M agak tidak ramah bagi kehidupan, atau bahwa tipe akhir jarang menampung katai M. (massa akhir rendah) dunia yang layak huni.

Kesan seniman tentang dunia layak huni yang mengorbit Proxima Centauri katai merah. (Mark Garlick/Perpustakaan Foto Sains/Getty Images)

Bahkan mungkin jawabannya terletak pada banyak dari keputusan ini, yang akan membuat dampak di area mana pun menjadi kurang jelas. Kami mungkin akan segera mendapatkan konfirmasi. Seiring dengan peningkatan teknologi kita, misalnya, kita akan dapat melihat bintang katai merah bermassa lebih rendah dengan lebih baik, dan mencari planet yang mengorbit di sekitarnya.

Setelah melakukan ini, jika kita menemukan eksoplanet berbatu, kita dapat melihat lebih dekat potensi kelayakhuniannya, menentukan apakah mereka mengorbit di zona layak huni, dan apakah kehidupan di sana telah dihalangi oleh proses bintang.

“akhirnya,” Buku Kipping, “Solusi untuk paradoks langit merah sangat penting bagi astrobiologi dan SETI, dengan dimasukkannya bintang-bintang yang menjadi sumber daya kami, serta mengangkat pertanyaan mendasar tentang sifat dan batas kehidupan di alam semesta. “

Pencarian dipublikasikan di PNAS.