Nasze Słońce za mniej więcej cztery miliardy lat zużyje cały wodór i zacznie spalać hel. Powiększy się wtedy do rozmiarów czerwonego olbrzyma i najpewniej pochłonie najpierw Merkurego, a później także Wenus i być może Ziemię. Cywilizację, jeśli będzie jeszcze istnieć, zagłada czeka znacznie wcześniej.

Słońce od samego początku z czasem świeci coraz mocniej. Za miliard lat będzie na Ziemi już tak gorąco, że wyparują wszystkie oceany. Taki los czeka każdą cywilizację na planecie krążącej wokół gwiazdy typu słonecznego, czyli żółtego karła.

Są jednak gwiazdy, gdzie życie może utrzymać się znacznie dłużej. To czerwone karły, znacznie od Słońca mniejsze. Wokół nich również odkrywano planety. Wśród nich są niezwykle ciekawe układy, na przykład takie jak TRAPPIST-1, gdzie aż siedem planet znajduje się tak blisko siebie, że krążą w niemal pełnej synchronizacji.

Czerwone karły to gwiazdy bardzo długowieczne. Nie zaobserwowano jeszcze ich starzenia się, bo spalają wodór niezwykle powoli. Astrofizycy sądzą, że takie gwiazdy żyją nawet biliony – czyli tysiące miliardów! – lat.

Paradoks czerwonego nieba, czyli czemu życie powstało w pobliżu Słońca?

Czerwone karły, czyli gwiazdy typu M, są też najczęstszymi gwiazdami w naszej Galaktyce. Stanowią aż 85 procent wszystkich gwiazd. Gwiazd typu Słońca, czyli typu G, jest zaś zaledwie 7 procent.

Davida Kippinga z wydziału astronomii Uniwersytetu Columbia doprowadziło to do postawienia pytania, dlaczego życie na Ziemi powstało właśnie wokół gwiazdy podobnej do Słońca. Astronom formułuje to jako pytanie, dlaczego nasze niebo nie jest czerwone. I nazywa to „paradoksem czerwonego nieba”.

Skoro czerwone karły są tak liczne i tak długowieczne, dlaczego życie powstało właśnie wokół żółtego karła? Rozwiązanie tego paradoksu odkryje wskazówki do poszukiwań życia we Wszechświecie. Tak twierdzi Kipping w pracy opublikowanej w czasopiśmie naukowym „PNAS”. I przedstawia cztery możliwe rozwiązania tej zagadki.

Cztery możliwe rozwiązania „paradoksu czerwonego nieba”

Tego, jak często w kosmosie powstaje życie akurat nie wiemy. Nie będziemy w stanie tego oszacować, póki nie znajdziemy go poza naszą planetą. Pierwszym rozwiązaniem „paradoksu czerwonego nieba” jest jednak to, że życie wymaga szczęśliwych zbiegów okoliczności. To, że zaszły one akurat na krążącej wokół żółtego karła Ziemi jest dziełem czystego przypadku. Typ gwiazdy nie ma zbyt dużego znaczenia.

Drugim rozwiązaniem paradoksu może być to, że czerwone niebo po prostu nie sprzyja życiu. Czerwone karły są dość chłodne i słabe, zatem życie może się rozwinąć tylko na planecie, która będzie krążyć blisko takiej gwiazdy.

Wtedy jednak życiu grożą liczne erupcje macierzystej gwiazdy. Czerwone karły są bowiem gwiazdami niespokojnymi. Liczne flary – czyli wyrzuty gazu i promieniowania – mogą zagrozić życiu bezpośrednio. Mogą też sprawić, że planeta straci atmosferę i przestanie nadawać się do zamieszkania.

Tego, że czerwone karły są niespokojne, astronomowie są pewni. Istnieją jednak badania, które wskazują na to, że wyrzucają one swoje rozbłyski raczej bliżej biegunów niż równika. To oszczędziłoby i atmosferę planety, i ewentualne życie na niej. Przy okazji też wyglądałoby to niezwykle widowiskowo na niebie.

A jeśli życie nie miało jeszcze czasu, by się wokół czerwonych karłów rozwinąć?

Trzecim argumentem jest to, że życie wokół czerwonych karłów nie miało jeszcze czasu, by się rozwinąć. Czerwone karły co prawda żyją dłużej, ale i dłużej się rozpalają.

Na początku każdą protogwiazdę ogrzewa to, że zapada się pod wpływem własnej grawitacji. Zanim zacznie spalać wodór w reakcjach termojądrowych, spala lit i deuter. Takie młode gwiazdy są wtedy znacznie gorętsze niż później, gdy zaczną spalać wodór. Planety położone blisko młodych gwiazd zapewne przypominają wówczas raczej Wenus.

Kosmiczny quiz o wszechświecie - sprawdź się, nie będzie łatwo! - Facet

Życie może na takich planetach powstawać dopiero wtedy, gdy aktywność gwiazdy zmaleje. Jednak to w przypadku czerwonych karłów trwa znacznie dłużej – nawet miliard lat. To argument nieco podobny do poprzedniego: czerwone karły raczej nie sprzyjają życiu. Przynajmniej w początkowej fazie życia gwiazdy.

Ostatnim zaś możliwym rozwiązaniem zagadki, dlaczego nie obserwujemy czerwonego nieba, jest rzadkie występowanie planet wokół czerwonych karłów. Zaledwie co szósta wśród planet odkrywanych wokół takich gwiazd, jest skalista i krąży w odpowiedniej odległości, by istniała na niej ciekła woda (większość to gazowe olbrzymy). Może planety typu ziemskiego w „strefie życia” są wokół takich gwiazd rzadkością, a życia powinniśmy jednak poszukiwać wokół żółtych karłów podobnych do Słońca.

Autor pracy uważa, że prawdziwe może być więcej niż jedno rozwiązanie. Być może prawdziwe są wszystkie naraz.

„Rozwiązanie paradoksu czerwonego nieba jest kluczowe dla astrobiologii i poszukiwań inteligentnego życia w kosmosie (SETI)”, pisze Kipping. Rozwiązanie zagadki, czy życie ma większe szanse powstać wokół czerwonych, czy żółtych karłów, pozwoliłoby skupić wysiłki na bardziej sprzyjających życiu miejscach w kosmosie. Po co tracić czas na szukanie życia tam, gdzie raczej na pewno nie powstało?

Źródło: PNAS.