Estrelas Bioticamente Adequadas
por Marcelo Ferreira
para o Grupo ViU
Base de comparação
• A Terra e o Sistema Solar são típicos?– Muitos aspectos ainda estão em aberto:
• O que é vida?
• Como procurar?
• O que procurar?
– Admitiremos que sim.
Evolução da vida na Terra
• Surgimento de um simples organismo unicelular dos materiais de nossa atmosfera primitiva e oceanos:
– Algumas centenas de milhões de anos
Eliminamos estrelas de tipo espectral anterior a A0
• O tempo de uma estrela A0 na seqüência principal:– aproximadamente quatrocentos milhões de
anos.
• Insuficiente para a evolução até um simples protozoário, por exemplo.
Evoluindo até a vida inteligente
• A seleção natural age sobre mutações ao acaso, que pela mais pura sorte possa vir a gerar seres mais evoluídos.
• Seres evoluídos o suficiente para construir uma civilização:– 3 bilhões de anos na Terra.
Eliminamos estrelas de tipo espectral anterior a F0
• Essas estrelas permanecem cerca de 4 bilhões de anos na seqüência principal.
Rotação estelardescontinuidade no tipo F2 (declive na velocidade)
Km/sec /Tipoespectral
0-50 50-100 100-150 150-200 200-250 250-300 300-500
Oe, Be 0 0 0 1 3 18 78O, B 21 51 20 6 2 0 0
A 22 24 22 22 9 1 0F0–F2 30 50 15 4 1 0 0F5–F8 80 20 0 0 0 0 0G, K, M 100 0 0 0 0 0 0
Por que existe essa diferença?
• Um sistema deve manter o seu momento angular.
• Quando uma estrela possui planetas em sua órbita, ela tende a perder velocidade de rotação.
Eliminamos estrelas de tipo espectral anterior a F2
• Essas estrelas não devem possuir planetas, enquanto que a maioria das de tipo espectral posterior a F2 deve ter.
Sub - anãs
• Essas estrelas, de primeira geração, contém elementos pesados e não devem ter planetas como a Terra em sua órbita.
• Elas podem ter sistemas planetários de planetas gasosos.
Planetas gasosos
• A grande atmosfera de Júpiter em muito faz lembrar a atmosfera primitiva da Terra.
• Acredita-se que Júpiter possui “exatamente as condições usadas nos experimentos da origem da vida na Terra”.
• Não devemos dispensar a produção de moléculas orgânicas complexas e, até mesmo, vida nesses mundos.
Galáxia povoada de planetas
• 93% das estrelas da seqüência principal, no céu, são posteriores a F2.
Nem todos os planetas são habitáveis
• Mercúrio está próximo demais do Sol e possui altas temperaturas. Plutão está longe demais, com temperaturas de aproximadamente -200 ºC.– Obs: O frio é menos danoso que o calor.
Conhecemos bactérias e vírus capazes de sobreviver num frio rigoroso.
Quais planetas são habitáveis?
• Cada estrela possui uma zona habitável, que depende da luminosidade estelar.
• Exemplo: A zona habitável de estrelas M´s e K´s podem ser interiores a órbita de Mercúrio.
Anãs-vermelhas: Podemos exluí-las?
• Se as dimensões do Sistema Solar e as distâncias entre os nossos planetas forem típicos, uma anã-vermelha não possuirá nenhum planeta em sua zona habitável.
Admitindo tipos espectrais entre F2 e K5
• Mesmo excluindo as anãs-vermelhas, algo entre 1% e 2% das estrelas da nossa galáxia satisfariam as condições vistas. Ou seja, pelo menos 1 bilhão de estrelas preenchem os requisitos de tempo de vida na seqüência principal, e possuir ao menos um planeta na zona habitável.
Estrelas posteriores a K1
• Zona Habitável muito próximo a estrela.• O planeta pode vir a ficar preso numa rotação síncrona.• Planeta sem atmosfera:
– face voltada para a estrela: muito quente– face escura: muito fria
• Planeta com uma pequena atmosfera:– suficiente para aquecer a face escura, mantendo uma
temperatura razoável.• Rotação síncrona não é única opção para estrela próxima,
de órbita elíptica.
Sistema múltiplos
• Quase metade das estrelas pertencem a sistemas múltiplos.
• Órbitas complexas.– Exemplos de sistemas binários:
• Em certos momentos o planeta ficaria muito próximo à estrela.
• Em outros ficaria muito longe.
• Grande variação de temperatura: dificilmente haveria formação de vida.
Reavaliação das órbitas complexas
• Estudos vêem mostrando que órbitas planetárias periódicas são possíveis em sistemas múltiplos.
Exemplo de sistema binário
• Considerando o caso mais simples, com estrelas de massas iguais. A distância “a” entre elas é medida em U. A. e a luminosidade “l” de cada estrela é dada em função da luminosidade solar.
Analizando cada caso
• Primeiramente vamos destacar que quando a distância “a” for maior do que 13 l , cada estrela pode ser tratada separadamente, ignorando-se o fato do sitema ser binário.
• Quando “a” for maior do que 2 l , planetas habitáveis seriam possíveis na órbita interna da figura, passando pelo ponto L1.
• Quando “a” for menor do que 0.4 l , planetas habitáveis seriam possíveis na órbita externa da figura, passando pelo ponto L2.
Conclusão dos sistemas binários, quanto as suas órbitas
• Apenas seriam excluídos os sistemas binários com: 2 l < a < 0.4 l
• Obs: Resultados análogos podem ser obtidos para o caso mais comum de estrelas com massas diferentes entre si.
Formação dos sistemas múltiplos
• Acontece de tal forma que impede a formação simultânea de planetas.
• Conclusão geral de sistemas binários:– Aparentemente, planetas orbitam apenas
estrelas simples mas, em princípio, não podemos descartar a associação com sistemas múltiplos.
Outro fator relevante
• Para que as condições sejam propícias para a formação de vida, a luminosidade da estrela deve ser aproximadamente constante.
As candidatas mais próximas
Alpha Centauri A G2 4.3 anos-luz
Alpha Centauri B K4 4.3 anos-luz
- Epsilon Eridani K2 10.8 anos-luz
61 Cygni A K5 11.1 anos-luz
- Epsilon Indi K5 11.3 anos-luz
- Tau Ceti G8 12.2 anos-luz
70 Ophiuchi A K1 17.3 anos-luz
Bibliografia
• Intelligent Life in the Universe– I. S. Shklovskii– Carl Sagan
• Astrophysics and Space Science 241: 3-24, 1996