"Ze zijn daarbuiten, ", zegt een gezegde over buitenaardse wezens. Het lijkt waarschijnlijker dat dit waar is in het licht van een nieuwe studie over het kantelen van planetaire assen.

Astrofysici van het Georgia Institute of Technology hebben een theoretische tweeling van de aarde gemodelleerd naar andere sterrenstelsels die binaire systemen worden genoemd omdat ze twee sterren hebben. Ze concludeerden dat 87% van de exo-aarde die men zou kunnen vinden in binaire systemen ashellingen zouden moeten hebben die even stabiel zijn als die van de aarde, een belangrijk ingrediënt voor klimaatstabiliteit dat de evolutie van complex leven bevordert.

"Meersterrensystemen zijn gebruikelijk, en ongeveer 50% van de sterren hebben binaire begeleidende sterren. Dus, deze studie kan worden toegepast op een groot aantal zonnestelsels, " zei Gongjie Li, de mede-onderzoeker van de studie, een assistent-professor aan de Georgia Tech's School of Physics.

Zonnestelsels met één ster zoals de onze met meerdere planeten lijken zeldzamer te zijn.

Alfa Centauri B? ellendig

De onderzoekers begonnen te contrasteren met hoe de aardas kantelt, ook wel obliquiteit genoemd, varieert in de tijd met de variatie van de ashelling van Mars. Terwijl de milde hellingsvariaties van onze planeet geweldig zijn geweest voor een leefbaar klimaat en voor evolutie, de wilde variaties van de ashelling van Mars hebben mogelijk bijgedragen aan de verwoesting van de atmosfeer, zoals uitgelegd in het onderstaande gedeelte.

Vervolgens modelleerden de onderzoekers de aarde in bewoonbaar, of Goudlokje, zones in Alpha Centauri AB—de naaste buur van ons zonnestelsel, een binair systeem met één ster genaamd "A" en de andere "B". Daarna, ze breidden het model uit tot een meer universele reikwijdte.

"We hebben gesimuleerd hoe het zou zijn rond andere dubbelsterren met meerdere variaties van de massa van de sterren, orbitale kwaliteiten, enzovoort, " zei Billy Quarles, de hoofdonderzoeker van het onderzoek en een onderzoeker in het laboratorium van Li. "De algemene boodschap was positief, maar niet voor onze naaste buur."

Alpha Centauri A zag er eigenlijk niet slecht uit, maar de vooruitzichten voor een milde asdynamiek op een exo-aarde, gemodelleerd rond ster B, waren ellendig. Dit kan enige hoop bederven omdat Alpha Centauri AB vier lichtjaren verwijderd is, en een missie genaamd Starshot met grote namen is van plan om een ​​ruimtesonde te lanceren om daar te zoeken naar tekenen van geavanceerd leven.

De onderzoekers publiceren hun studie, die mede werd geleid door Jack Lissauer van NASA Ames Research Center, in Astrofysisch tijdschrift op 19 november, 2019, onder de titel:"Obliquity Evolution of Circumstellaire Planeten in Sun-achtige Stellar Binaries." Het onderzoek werd gefinancierd door het NASA Exobiology Program.

Er zijn geen exoplaneten bevestigd rond A of B; een exoplaneet is bevestigd rond de nabijgelegen rode dwergster Proxima Centauri, maar het is zeer waarschijnlijk onbewoonbaar.

Aarde? Precies goed

Zelfs met zijn ijstijden en hete fasen, Het klimatologische kader van de aarde is al honderden miljoenen jaren kalm - deels vanwege de milde orbitale en as-tilt-dynamiek - waardoor de evolutie grote stappen kon nemen. Wild wisselende dynamiek, en dus klimaat, zoals op Mars zou staan ​​om geavanceerd leven regelmatig te doden, evolutie belemmeren.

De baan van de aarde rond de zon is licht hellend en wipt zachtjes en heel langzaam door een lichte precessie, een soort oscillatie. Terwijl de aarde draait, het verschuift van positie ten opzichte van de zon, er een beetje omheen cirkelen als een spirograaftekening. De baan verloopt ook qua vorm tussen iets meer en iets minder langwerpig dan 100, 000-jarige perioden.

De kanteling van de aardas verloopt tussen 22,1 en 24,5 graden in de loop van 41, 000 jaar. Onze grote maan stabiliseert onze kanteling door zijn zwaartekrachtrelatie met de aarde, anders, veerkrachtige zwaartekrachtinterconnecties met Mercurius, Venus, Mars, en Jupiter zou onze kanteling schokken met resonanties.

"Als we de maan niet hadden, De helling van de aarde kan ongeveer 60 graden variëren, ' zei Quarles. 'We zouden misschien op Mars lijken, en de precessie van zijn as lijkt te hebben geholpen de atmosfeer uit te putten."

De as van Mars loopt elke 2 miljoen jaar tussen 10 graden en 60 graden. Bij de helling van 10 graden, de atmosfeer condenseert aan de polen, het creëren van doppen die veel van de atmosfeer in ijs opsluiten. Op 60 graden, Mars zou een ijsgordel rond zijn evenaar kunnen laten groeien.

Universum? Hoopvol

In Alpha Centauri AB, ster B, ongeveer zo groot als onze zon, en de grotere ster, EEN, om elkaar draaien op ongeveer de afstand tussen Uranus en onze zon, wat heel dichtbij is voor twee sterren in een binair systeem. De studie modelleerde variaties van een exo-aarde die om een ​​van beide sterren draait, maar concentreerde zich op een gemodelleerde baan om de aarde in de bewoonbare zone rond B, waarbij A de draaiende ster is.

De baan van A is erg elliptisch, dichtbij komen en dan heel ver weg van B bewegen en krachtige zwaartekracht slingeren, die, in het model, overweldigde de eigen dynamiek van de exo-aarde. Zijn kanteling en baan varieerde sterk; het toevoegen van onze maan aan het model hielp niet.

"Rond Alpha Centauri B, als je geen maan hebt, je hebt een stabielere as dan wanneer je een maan hebt. Als je een maan hebt, het is zo'n beetje slecht nieuws, ' zei Quarls.

Zelfs zonder maan en met milde asvariabiliteit, complex, Aardse evolutie lijkt het moeilijk te hebben op de gemodelleerde exo-aarde rond B.

"Het grootste effect dat je zou zien, zijn verschillen in de klimaatcycli die verband houden met hoe lang de baan is. In plaats van elke 100 ijstijden te hebben, 000 jaar zoals op aarde, ze kunnen elke 1 miljoen jaar komen, erger zijn, en veel langer meegaan ' zei Quarls.

Maar een sprankje hoop voor aardse omstandigheden dook op in het model:"Planetaire baan en spin moeten precies goed verlopen ten opzichte van de binaire baan. Er is deze kleine sweet spot, ' zei Quarls.

Toen de onderzoekers het model uitbreidden naar binaire systemen in het universum, de kans op lichte variaties in schuine standen nam toe.

"In het algemeen, de afstand tussen de sterren is groter in binaire systemen, en dan heeft de tweede ster minder effect op het model van de aarde. De eigen bewegingsdynamiek van de planeet domineert andere invloeden, en obliquiteit heeft meestal een kleinere variatie, " zei Li. "Dus, dit is vrij optimistisch."