Adalah fakta yang terkenal bahwa semua bintang memiliki umur. Ini dimulai dengan formasi mereka, kemudian berlanjut melalui fase Urutan Utama mereka (yang merupakan mayoritas dari hidup mereka) sebelum berakhir dengan kematian. Dalam kebanyakan kasus, bintang-bintang akan membengkak hingga beberapa ratus kali ukuran normalnya ketika mereka keluar dari fase Urutan Utama kehidupan mereka, selama waktu itu mereka kemungkinan akan mengkonsumsi planet-planet yang mengorbit lebih dekat dengan mereka.
Namun, untuk planet yang mengorbit bintang pada jarak yang lebih jauh (di luar "Garis Frost" sistem, pada dasarnya), kondisi sebenarnya bisa menjadi cukup hangat bagi mereka untuk mendukung kehidupan. Dan menurut penelitian baru yang datang dari Carl Sagan Institute di Cornell University, situasi ini dapat berlangsung selama beberapa sistem bintang hingga milyaran tahun, sehingga memunculkan bentuk kehidupan ekstra-terestrial yang sepenuhnya baru!
Dalam sekitar 5,4 miliar tahun dari sekarang, Matahari kita akan keluar dari fase Urutan Utama. Setelah kehabisan bahan bakar hidrogen di intinya, abu helium lembam yang telah menumpuk di sana akan menjadi tidak stabil dan runtuh karena beratnya sendiri. Ini akan menyebabkan inti memanas dan menjadi lebih padat, yang pada gilirannya akan menyebabkan Matahari tumbuh dalam ukuran dan memasuki apa yang dikenal sebagai fase Red Giant-Branch (RGB) dari evolusinya.
Periode ini akan dimulai dengan Matahari kita menjadi subgiant, di mana ia perlahan akan berlipat ganda selama sekitar setengah miliar tahun. Kemudian akan menghabiskan setengah miliar tahun berikutnya berkembang lebih cepat, sampai 200 kali ukurannya saat ini dan beberapa ribu kali lebih bercahaya. Ini kemudian akan secara resmi menjadi bintang raksasa merah, akhirnya berkembang ke titik di mana ia mencapai di luar orbit Mars.
Seperti yang telah kita jelajahi di artikel sebelumnya, planet Bumi tidak akan bertahan hidup dari Matahari menjadi Raksasa Merah - Merkurius, Venus atau Mars pun tidak. Tetapi di luar "Garis Frost", di mana cukup dingin bahwa senyawa volatil - seperti air, amonia, metana, karbon dioksida dan karbon monoksida - tetap dalam keadaan beku, sisa gas raksasa, raksasa es, dan planet kerdil akan bertahan . Bukan hanya itu, tetapi pencairan besar akan terjadi.
Singkatnya, ketika bintang mengembang, "zona layak huni" kemungkinan akan melakukan hal yang sama, meliputi orbit Jupiter dan Saturnus. Ketika ini terjadi, tempat-tempat yang sebelumnya tidak berpenghuni - seperti bulan Yovian dan Cronian - tiba-tiba bisa dihuni. Hal yang sama berlaku untuk banyak bintang lain di Semesta, yang semuanya ditakdirkan untuk menjadi Giants Merah ketika mereka mendekati akhir masa hidup mereka.
Namun, ketika Matahari kita mencapai fase Cabang Raksasa Merah, itu hanya diperkirakan akan memiliki 120 juta tahun kehidupan aktif yang tersisa. Ini bukan waktu yang cukup bagi bentuk kehidupan baru untuk muncul, berevolusi dan menjadi benar-benar kompleks (seperti manusia dan spesies mamalia lainnya). Tetapi menurut sebuah penelitian penelitian terbaru yang muncul di Jurnal Astrofisika - berjudul "Habitable Zone dari Post-Main Sequence Stars" - beberapa planet mungkin dapat tetap dihuni di sekitar bintang raksasa merah lainnya di Semesta kita selama lebih lama - hingga 9 miliar tahun atau lebih dalam beberapa kasus!
Singkatnya, sembilan miliar tahun hampir dua kali lipat usia Bumi saat ini. Jadi dengan anggapan bahwa dunia yang dipertanyakan juga memiliki campuran unsur yang tepat, mereka akan memiliki cukup waktu untuk memunculkan bentuk kehidupan yang baru dan kompleks. Rekan penulis studi ini, Profesor Lisa Kaltennegeris, juga merupakan direktur Institut Carl Sagan. Karena itu, dia tidak asing dalam mencari kehidupan di bagian lain Semesta. Saat dia menjelaskan kepada Space Magazine melalui email:
“Kami menemukan bahwa planet - tergantung pada seberapa besar Matahari mereka (semakin kecil bintangnya, semakin lama planet ini dapat dihuni) - dapat tetap bagus dan hangat hingga 9 Miliar tahun. Itu membuat bintang tua menjadi tempat yang menarik untuk mencari kehidupan. Itu bisa saja mulai di bawah permukaan (mis. Di lautan beku) dan kemudian ketika es mencair, gas-gas yang dihembuskan kehidupan keluar-masuk ke atmosfer - yang memungkinkan para astronom mengambilnya sebagai tanda tangan kehidupan. Atau untuk bintang-bintang terkecil, waktu planet yang sebelumnya beku bisa menyenangkan dan hangat hingga 9 miliar tahun. Dengan demikian, kehidupan bahkan berpotensi dimulai pada saat itu. ”
Dengan menggunakan model bintang yang ada dan evolusinya - yaitu iklim konvektif radiasi satu dimensi dan model evolusi bintang - untuk penelitian mereka, Kaltenegger dan Ramirez mampu menghitung jarak zona layak huni (HZ) di sekitar serangkaian Urutan pasca-Main (post-MS) bintang. Ramses M. Ramirez - rekan peneliti di Carl Sagan Institute dan penulis utama makalah ini - menjelaskan proses penelitian ke Space Magazine melalui email:
“Kami menggunakan model evolusi bintang yang memberi tahu kami bagaimana jumlah bintang, terutama kecerahan, jari-jari, dan suhu semua berubah seiring waktu ketika bintang menua melalui fase raksasa merah. Kami juga menggunakan model iklim untuk kemudian menghitung berapa banyak energi yang dihasilkan setiap bintang pada batas-batas zona layak huni. Mengetahui hal ini dan kecerahan bintang yang disebutkan di atas, kita dapat menghitung jarak ke batas zona layak huni ini. "
Pada saat yang sama, mereka mempertimbangkan bagaimana evolusi bintang semacam ini dapat mempengaruhi atmosfer planet bintang. Saat sebuah bintang mengembang, ia kehilangan massa dan mengeluarkannya ke luar dalam bentuk angin matahari. Untuk planet yang mengorbit dekat dengan bintang, atau mereka yang memiliki gravitasi permukaan rendah, mereka mungkin menemukan beberapa atau semua atmosfernya meledak. Di sisi lain, planet dengan massa yang cukup (atau diposisikan pada jarak yang aman) dapat mempertahankan sebagian besar atmosfernya.
"Angin bintang dari kehilangan massa ini mengikis atmosfer planet, yang kami juga hitung sebagai fungsi waktu," kata Ramirez. "Ketika bintang kehilangan massa, tata surya menghemat momentum sudut dengan bergerak ke luar. Jadi, kami juga memperhitungkan bagaimana orbitnya keluar seiring waktu. ” Dengan menggunakan model-model yang menggabungkan tingkat kehilangan bintang dan atmosfer selama fase bintang Raksasa Merah (RGB) dan Cabang Raksasa Asimtotik (AGB), mereka dapat menentukan bagaimana ini akan berlaku untuk planet-planet dengan ukuran berkisar dari super- Bulan ke Bumi-super.
Apa yang mereka temukan adalah bahwa sebuah planet dapat tinggal di HZ pasca-HS selama ribuan tahun atau lebih, tergantung pada seberapa panas bintang itu, dan mencari logam yang mirip dengan Matahari kita. Seperti yang dijelaskan oleh Ramirez:
“Hasil utama adalah bahwa waktu maksimum sebuah planet dapat tetap berada di zona bintang-bintang panas yang dihuni raksasa merah ini adalah 200 juta tahun. Untuk bintang kita yang paling keren (M1), waktu maksimum sebuah planet bisa tinggal di zona layak huni raksasa merah ini adalah 9 miliar tahun. Hasil-hasil itu mengasumsikan tingkat keasaman yang serupa dengan Matahari kita. Bintang dengan persentase logam yang lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama untuk memadukan non-logam (H, He..etc) sehingga waktu maksimum ini dapat meningkat lebih banyak, hingga sekitar faktor dua. ”
Dalam konteks Tata Surya kita, ini bisa berarti bahwa dalam beberapa miliar tahun, dunia seperti Europa dan Enceladus (yang sudah dicurigai memiliki kehidupan di bawah permukaan es mereka) mungkin mendapatkan kesempatan untuk menjadi dunia layak huni yang penuh. Seperti yang dirangkum oleh Ramirez dengan indah:
“Ini berarti bahwa post-main-sequence adalah fase lain yang berpotensi menarik dari evolusi bintang dari sudut pandang kelayakhunian. Jauh setelah sistem bagian dalam planet-planet telah berubah menjadi tanah kritis yang mendesis oleh bintang raksasa merah yang semakin besar, mungkin ada tempat tinggal yang berpotensi dihuni lebih jauh dari kekacauan. Jika mereka adalah dunia beku, seperti Europa, es akan mencair, berpotensi mengungkap kehidupan yang sudah ada sebelumnya. Kehidupan yang sudah ada sebelumnya dapat dideteksi oleh misi / teleskop masa depan yang mencari biosignatures atmosfer.”
Tapi mungkin pengambilan yang paling menarik dari studi penelitian mereka adalah kesimpulan mereka bahwa planet yang mengorbit dalam zona layak huni pasca-MS bintang mereka akan melakukannya pada jarak yang akan membuat mereka dapat dideteksi menggunakan teknik pencitraan langsung. Jadi, bukan saja peluang menemukan kehidupan di sekitar bintang yang lebih tua lebih baik daripada yang diperkirakan sebelumnya, kita seharusnya tidak mengalami kesulitan dalam melihatnya menggunakan teknik berburu exoplanet saat ini!
Perlu juga dicatat bahwa Kaltenegger dan Dr. Ramirez telah mengirimkan makalah kedua untuk publikasi, di mana mereka memberikan daftar 23 bintang raksasa merah dalam 100 tahun cahaya Bumi. Mengetahui bahwa bintang-bintang ini, yang semuanya berada di lingkungan bintang kita, dapat memiliki dunia yang menopang kehidupan di zona layak huni mereka harus memberikan peluang tambahan bagi pemburu planet di tahun-tahun mendatang.
Dan pastikan untuk melihat video ini dari Cornellcast, di mana Prof. Kaltenegger berbagi apa yang menginspirasi keingintahuan ilmiahnya dan bagaimana para ilmuwan Cornell bekerja untuk menemukan bukti kehidupan ekstra-terestrial.
