مفارقة السماء الحمراء التي تجعلك تتساءل عن مكانتنا في الكون

على نطاق كوني أكبر ، فإن زاويتنا الصغيرة من الكون ليست مميزة جدًا – إنها في قلب هذه الفكرة. سياسة كوبرنيكوس. ومع ذلك ، فإن أحد الجوانب المهمة لكوكبنا غريب حقًا: شمسنا قزم أصفر.

نظرًا لأن نجمنا الأساسي معروف جدًا لنا ، فقد يكون من المغري افتراض أن النجوم القزمة الصفراء والبيضاء (FGK dwarfs) شائعة في أماكن أخرى من الكون. ومع ذلك ، فهي بعيدة كل البعد عن أكبر عدد من النجوم في المجرة. الريشة المحددة موجودة في غطاء نوع آخر من النجوم – القزم الأحمر (الأقزام M).

الأقزام الحمراء ليسوا وحدهم 75 بالمائة من بين جميع النجوم في مجرة ​​درب التبانة ، فهي أبرد وأطول النجوم عمرا ، مثل الشمس. عاش وقتًا طويلاً جدًا.

نتوقع أن تعيش شمسنا حوالي 10 مليارات سنة ؛ من المتوقع أن تعيش النجوم القزمة الحمراء في تريليونات. لفترة طويلة ، في الواقع ، لم يصل أي شخص بعد إلى نهاية العمر الافتراضي لمصفوفته الحيوية البالغ 13.4 مليار سنة. الانفجار العظيم.

نظرًا لأن الأقزام الحمراء متوفرة بكثرة ومستقرة جدًا ، فلا ينبغي أن يكون مفاجئًا أننا لا نتحول تلقائيًا إلى قزم أحمر ، حيث لا ينبغي أن نفترض تلقائيًا أن الكون مميز. ومع ذلك ، نأتي هنا إلى القزم الأصفر الذي ليس شائعًا جدًا.

هذه، وفقا للورقة وفقًا لديفيد كيبينج ، عالم الفلك في جامعة كولومبيا ، فإن Red Sky هي مفارقة – إنها تتمة. مفارقة فيرمي، في الكون الواسع ، يطرح السؤال لماذا لم نكتشف بعد أي شكل آخر من أشكال الحياة الفكرية.

“حل هذا التناقض” هو يكتب، “تكشف عن الاختبارات المستقبلية لاستشعار الحياة عن بُعد والمبادئ التوجيهية لاستهداف حدود الحياة في الكون.”

انطباع الفنان عن نظام الكواكب الذي يدور حول القزم الأحمر TRAPPIST-1. (مارك كارليك / مكتبة صور العلوم / غيتي إيماجز)

تعتبر نجوم القزم الحمراء فرصة جذابة للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض. فهي لا تحترق بنفس درجة حرارة النجوم مثل الشمس ، مما يعني أن أيًا من الكواكب التي تدور حولها يجب أن تكون قريبة بما يكفي للوصول إلى درجة حرارة صالحة للسكن. في المقابل ، تدور الأرض حول نجومها أكثر من الشمس ، مما يسهل العثور على الكواكب الخارجية مثل هذه ودراستها.

في الواقع ، اكتشف علماء الفلك بعض الكواكب الصخرية خارج كوكب الأرض – مثل الأرض ، جمعة و يوم الثلاثاء – هذه المنطقة الصالحة للسكن محاطة بنجوم قزم أحمر. بعضها قريب نسبيًا. إنها أشياء مروعة ، ويبدو أن النجوم القزمة الحمراء تعيش على الأقل في مكان ما ، ولهذا يراقب الفلكيون.

في ورقته البحثية ، يضع كيبينغ أربعة حلول لصراع السماء الحمراء.

القرار الأول: تأثير غير طبيعي

أولاً ، لدينا أغنية واحدة غريبة. إذا كانت معدلات الحياة حول نوعي النجوم متماثلة ، فستكون الأرض من جانب واحد ، وسيكون ظهورنا حول الشمس فرصة عشوائية واحدة ، بمقدار 100 ضعف.

هذا من شأنه أن يخلق توتراً مع سياسة كوبرنيكوس ، التي تنص على أنه لا يوجد جمهور مميز في الكون وأن مكانتنا فيه عادية للغاية. يمكننا أن نقترح أن مكاننا ، لكي نكون أجنبيًا رقم. طبيعي جدا.

هذه الإجابة ليست مستحيلة ، لكنها مرضية بشكل خاص. توفر القرارات الثلاثة الأخرى الإجابات الأكثر إرضاءً ، والتي يمكن اختبارها بالفعل.

القرار الثاني: يمنع الحياة تحت السماء الحمراء

وفقًا لهذا القرار ، يجادل كيبينج بأن الأقزام الصفراء أكثر عرضة للعيش من الأقزام الحمراء ، ونتيجة لذلك ، تكون الحياة حول الأقزام الحمراء أقل تعرضًا – حوالي 100 مرة. هناك الكثير من الأدلة النظرية لدعم هذه الفكرة. على سبيل المثال ، قد تكون الأقزام الحمراء صاخبة ، مع وظائف أكثر نشاطًا ، وليس لديها كواكب مثل المشتري.

“العديد من الأعمال النظرية تشكك في موثوقية الحياة المعقدة للأقزام M ، وزيادة التعرض لتأثيرات الانغلاق المد والجزر والانهيار الجوي ، ومراحل تسلسل ما قبل النواة الممتدة ، وانخفاض الفعالية يوم الخميس– رفاق المستوى ، ” كتب كيبينج.

“وعلى هذا الأساس ، فإننا نصر على أن هناك منطقًا نظريًا جيدًا لدعم القرار الثاني ، على الرغم من أنه لم يتم الالتزام به والتحقق منه”.

يبدو الفنان وكأنه قزم أحمر يطلق العنان للوهج الضخم. (مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا / إس فايسنجر)

القرار الثالث: نافذة غير متصلة للحياة المعقدة

الحجة هنا هي أن الحياة لا تملك الوقت الكافي للدوران حول النجوم القزمة الحمراء.

قد يبدو هذا غير بديهي ، لكنه مرتبط بالتسلسل الأساسي لحياة النجم قبل أن يبدأ في الاندماج مع الهيدروجين. في هذه المرحلة ، يحترق النجم حارًا ومشرقًا ؛ بالنسبة للأقزام الحمراء ، فإن هذا يستمر حوالي مليار سنة. في هذه المرحلة ، يمكن تشغيل تأثير الاحتباس الحراري الدائم على المدرج في أي عوالم محتملة صالحة للسكن.

هذا يعني أن نافذة البيولوجيا المعقدة التي تظهر على الكواكب الصخرية على الأقزام البيضاء والصفراء أطول من نافذة الأقزام الحمراء.

القرار الرابع: عدم وجود بقع حمراء شاحبة

أخيرًا ، على الرغم من أن حوالي 16 في المائة من الأقزام الحمراء ذات الكواكب الخارجية مدرجة على أنها كواكب صخرية خارج المجموعة الشمسية في المنطقة الصالحة للسكن ، فربما لا تكون هذه العوالم شائعة كما كنا نظن. تقوم دراساتنا بأخذ عينات من الأقزام الحمراء الكبيرة لأنها شديدة السطوع وسهلة القراءة ؛ ولكن ماذا لو لم تكن هناك صخور صالحة للسكن من بين الصخور الأقل شهرة والأكثر إحكاما؟

في الواقع ، تكون الأقزام الحمراء منخفضة الكتلة أكثر عددًا ، مما يعني أنه يمكن العثور على الكواكب الخارجية الصخرية في المناطق التي تعيش حول الأقزام الحمراء بمعدل 100 مرة أقل من تلك الموجودة حول الأقزام الصفراء.

“في هذه الحالة ، تكون الحياة الذكية نادرة في الفضاء وتتطور عالميًا بين الأقزام M و FGK ، لكن العوالم الصالحة للسكن على الأقل ذات مستويين حول الأقزام M أقل من FGKs.” كتب كيبينج.

“الاختلاف الكبير بين رتبتي الحجم يجعل هذا تفسيرًا مثيرًا للاهتمام بشكل خاص. يجب أن يكون حجم الأرض حول الأقزام M بحيث تكون معظم الكواكب المعتدلة بطريقة ما قادرة على البقاء على قيد الحياة أو التأخير.”

نظرة الفنان لعالم صالح للسكن يحيط بالقزم الأحمر Proxima Centauri. (مارك كارليك / مكتبة صور العلوم / غيتي إيماجز)

بل إنه من الممكن الحصول على إجابة للعديد من هذه القرارات ، مما سيسمح بأن يكون التأثير أقل وضوحًا في أي منطقة واحدة. ويمكن الحصول على تأكيد قريبا. مع تحسن تقنيتنا ، على سبيل المثال ، يمكننا أن نرى بشكل أفضل نجوم قزم حمراء منخفضة الكتلة والبحث عن كواكب في مدار حولها.

بمجرد الانتهاء من ذلك ، إذا وجدت كائنات صخرية خارج كوكب الأرض ، يمكنك أن ترى بدقة ما إذا كانت تدور في منطقة صالحة للسكن وما إذا كانت العمليات النجمية تعرقل الحياة هناك.

“أخيرا،” كتب كيبينج، “إن حل مفارقة السماء الحمراء له أهمية مركزية لعلم الفلك و SETI ، حيث يطرح السؤال الأساسي حول النجوم التي يجب أن نكرس مواردنا لها وطبيعة وقيود الحياة في الفضاء الخارجي.”

نشرت في الدراسة PNAS.