Budou základny pro vesmírnou kolonizaci u červených trpaslíků?  
Nejčastějšími hvězdami v naší Galaxii, tedy i v našem okolí, jsou červení trpaslíci. Jsou tak prvními cíli pro mezihvězdnou kolonizaci. Jejich svítivost je mnohem menší, než je u Slunce, takže mají obyvatelné zóny mnohem blíže u sebe. Problémem je jejich rané období s velmi intenzivními erupcemi záření, které mohou silně ovlivnit existenci atmosfér u planet v těchto vzdálenostech. Podívejme se tak na možné podmínky na nich.

Exoplaneta Proxima Centauri b v uměleckých představách, Systém Alfa Centauri AB je kousek nalevo od Proximy Centauri (zdroj ESO, M. Kornmesser).
Exoplaneta Proxima Centauri b v uměleckých představách, Systém Alfa Centauri AB je kousek nalevo od Proximy Centauri (zdroj ESO, M. Kornmesser).

Do vzdálenosti 16,3 světelných let je 55 hvězdných systémů (některé jsou násobné). V nich je 56 klasických hvězd na hlavní posloupnosti, z nich pak 46 červených trpaslíků, což je tak nejčastěji se vyskytující typ hvězdy. Dále je tam 15 hnědých trpaslíků, u nichž hmotnost nestačila k zapálení fúzních reakcí. A nakonec jsou zde 4 bílí trpaslíci, což jsou konečná stádia hvězd takového typu, jako je třeba i Slunce. Samotné Slunce je poměrně hmotná hvězda. Výskyt hvězd s takovou a větší hmotností je poměrně vzácný, takže do vzdálenosti zmíněných 16,3 světelných let jsou kromě Slunce jen tři: Alfa Kentaura A, Sirius A (Alfa Velkého psa) a Procyon A (Alfa Malého psa). I okolí Slunce potvrzuje, že červení trpaslíci jsou nejčastějšími hvězdami v Galaxii, mohly by tvořit okolo 80 % jejich počtu. Přesná čísla se však těžko získávají, protože kvůli jejich nízké svítivosti se ve větších vzdálenostech jen těžko pozorují. V každém případě však jsou červení trpaslíci nejpravděpodobnějšími cíli prvních mezihvězdných letů.

 

Vlastnosti červených trpaslíků.

Červený trpaslík je málo hmotná a relativně chladná hvězda. Jejich hmotnosti se pohybují mezi 7,5 % až 50 % hmotnosti Slunce. Jejich povrchové teploty se pohybují pod 4000 K. Svítivost je tak u těch nejhmotnějších k desetině svítivosti Slunce, u těch s nízkou hmotností pak i pouhá desetitisícina.

 

Umělecká představa velmi mladého binárního systému dvou červených trpaslíků DG CVn v okamžiku jedné ze supererupcí, která byla pozorována v dubnu 2014 a byla 10 tisíckrát větší než největší pozorovaná u Slunce. Systém je vzdálen 60 sv. let od Země. (Zdroj NASA Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger).
Umělecká představa velmi mladého binárního systému dvou červených trpaslíků DG CVn v okamžiku jedné ze supererupcí, která byla pozorována v dubnu 2014 a byla 10 tisíckrát větší než největší pozorovaná u Slunce. Systém je vzdálen 60 sv. let od Země. (Zdroj NASA Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger).

Jedná se o hvězdy na hlavní posloupnosti. Tedy ty, které jsou právě v hlavním a nejdelším období svého života. Čím má hvězda menší hmotnost, tím pomaleji spaluje své zásoby paliva a tím déle na hlavní posloupnosti zůstane. Červení trpaslíci s hmotností menší než 35 % hmotnosti Slunce jsou plně konvektivní, takže se helium vznikající spalováním vodíku plně promíchává s ostatní hmotou, nevytváří se heliové jádro, palivo se tak využívá mnohem efektivněji a jejich doba života se ještě více prodlužuje. Na hlavní posloupnosti s velmi konstantním vyzařováním tak vydrží biliony let. U těch s hmotností 0,1 hmotností Slunce je to 10 bilionů. Doba jejich existence tak významně překračuje současné stáří našeho Vesmíru a v principu všichni červení trpaslíci jsou zatím mladíci.

Dominantní část červených trpaslíků obsahuje těžší prvky. Podle současných představ se bez nich nemohou rodit hvězdy s nízkou hmotností. První generace hvězd tak byly velmi hmotné, rychle prožily svojí existenci a při výbuchu v podobě supernovy do okolí vyslaly těžší prvky, které se pak dostaly do hmoty tvořící následné generace hvězd.

 

 

Umělecká představa pohledu s povrchu exoplanety Proxima Centauri b v blízkosti červeného trpaslíka (zdroj ESO, M. Kornmesser).
Umělecká představa pohledu s povrchu exoplanety Proxima Centauri b v blízkosti červeného trpaslíka (zdroj ESO, M. Kornmesser).

Mladí červení trpaslíci rotují i rychleji než Slunce a také jejich aktivita je mnohonásobně intenzivnější. Je však třeba připomenout, že mládí červeného trpaslíka je několik miliard let. U mladé hvězdy probíhají supererupce, koronární vzplanutí a výrony hmoty z korony mnohem častěji než třeba u Slunce, navíc jsou více než desetkrát intenzivnější. Pozorována byla i supererupce, která byla 10 tisíckrát intenzivnější než ty nejintenzivnější u Slunce. Zatímco supervzplanutí se u Slunce objevují jednou za 100 let, u mladých červených trpaslíků probíhají mnohokrát za rok. Většina z nich je kratší než den, ale pozorovaly se i erupce trvající až týden. Intenzita vyzařovaného rentgenovského a ultrafialového záření je u mladých červených trpaslíků sedmkrát až desetkrát větší.

 

 

Hustoty a osvětlení planet v systému červeného trpaslíka TRAPPSIT-1 (zdroj NASA/JPL-Caltech).
Hustoty a osvětlení planet v systému červeného trpaslíka TRAPPSIT-1 (zdroj NASA/JPL-Caltech).

O něco starší červení trpaslíci by měly mít menší obsah prvků těžších než helium, pomalou rotaci a nízkou aktivitu. Právě u nich je největší pravděpodobnost existence planet s vhodnými podmínkami pro život.

 

Planety okolo červených trpaslíků

Podle dosavadních pozorování je výskyt planet u červených trpaslíků velice častý. Podle dosavadních statistik by měl mít alespoň jednu téměř každý a průměrně by to mělo být 2,5 exoplanety na červeného trpaslíka. Nevyskytují se tu extrémně velké planety, zato značný počet planet velikostí Země nebo typu superzemě (s hmotností znatelně větší než Země, ale nepřesahující 10 hmotností Země). Planety zemské velikosti v obyvatelné zóně by mohla mít třetina červených trpaslíků, když zahrneme i superzemě, bude to ke 40 %. Ovšem je třeba zdůraznit, že zatím jde jen o velmi přibližné odhady získané omezenými statistickými přehlídkami prozatím se značnou nejistotou.

Že může mít červený trpaslík i velký počet exoplanet, ukazuje systém TRAPPIST-1, který je vzdálený 39 světelných let. Jde o mimořádně chladnou hvězdu s hmotností 0,08 hmotností Slunce a poloměrem 0,11 poloměru slunečního. Povrchová teplota je 2550 K (u Slunce je 5770 K). Má sedm planet s velikostmi mezi Venuší a Zemí. Tři z nich, c, d a e, jsou uvnitř nebo poblíž obyvatelné zóny). V soustavě pozorujeme řadu zákrytů a přechodů exoplanet pře červeným trpaslíkem. To umožnilo určit jejich rozměry i hmotnosti. Ukazuje se, že hustota je relativně nízká, což může být dáno velkým zastoupením vody nebo ledu, případně velmi hustou atmosférou.

 

Systém exoplanet okolo červeného trpaslíka TRAPPSIT-1 (zdroj NASA/JPL-Caltech).
Systém exoplanet okolo červeného trpaslíka TRAPPSIT-1 (zdroj NASA/JPL-Caltech).

Do vzdálenosti 16,3 světelných let od Slunce je 46 červených trpaslíků. Z předchozích odhadů by tak vycházelo, že by zhruba patnáct z nich mělo mít planety velikosti Země v obyvatelné zóně okolo mateřské hvězdy a další pak velikosti superzemě. Je však třeba připomenout, že vhodná velikost planety a její přítomnost v zóně, kde by svit mateřské hvězdy umožňoval existenci atmosféry a tekoucí vody, ještě neznamená, že na ní budou opravdu podmínky vhodné pro život.

Obyvatelnou zónou se nazývá oblast okolo hvězdy, ve které se mohou být planety s výskytem vody v kapalném stavu. Její vzdálenost od mateřské hvězdy závisí na její svítivosti. U červených trpaslíků jsou tak mnohem blíže k nim a také jsou menší. Vzdálenost u nich je 5krát až 20krát menší, než je vzdálenost Země od Slunce.

Reálná možnost pro podmínky umožňující existenci života na planetách okolo červených trpaslíků je silně ovlivněna dvěma jevy spojenými s těmito hvězdami. Prvním jsou zmíněné intenzivní erupce probíhající s vysokou frekvencí u mladých červených trpaslíků v prvních miliardách let jejich života. Intenzivní emise rentgenovského záření a částic během nich ohrožují nejen život na planetách v době, kdy probíhají, ale mohou také vytvořit podmínky nevhodné pro jeho vznik později, když období bouřlivějšího života červeného trpaslíka už skončí.

Intenzivní hvězdný vítr složený z energetických částic, rentgenovského a ultrafialového záření produkovaný bouřlivými procesy rozkládá molekuly vody na atomy, ty se ionizují a z atmosféry se do volného prostoru vytěsňují vodík a kyslík z rozložených vodních molekul. Proces by mohl být tak intenzivní, že už po několika desítkách a stovkách milionů let by se exoplanety v obyvatelné zóně červených trpaslíku mohly stát neobyvatelnými. Ztráty atmosférického vodíku a kyslíku mohou dramaticky snížit zásoby vody na exoplanetě ještě předtím, než se může stihnout vyvinout život. To platí v případě, pokud je doplňování atmosféry vulkanickou činností nebo bombardováním kometami minimální. V každém případě ovlivní tyto procesy velmi silně složení atmosféry těchto planet.

 

Hypotetická exoplaneta obíhající okolo velmi aktivního červeného trpaslíka v  představě umělce (zdroj NASA/ESA/G. Bacon (STSCI)).
Hypotetická exoplaneta obíhající okolo velmi aktivního červeného trpaslíka v představě umělce (zdroj NASA/ESA/G. Bacon (STSCI)).

Tento proces chladného úniku kyslíku i vodíku doplňuje tepelný únik dominantně vodíku, se kterým se počítalo již dříve. Jeho význam pro ztráty atmosféry byl rozebrán ve výsledcích simulací modelujících situaci u exoplanety Proxima Centauri b v nedávné práci publikované v Astrophysical Journal Letters (836:L3, 2017). Pokud se započítá pouze tepelný únik, dochází k úniku vodíku, ale těžší prvky zůstávají v atmosféře a dochází k její oxidaci. Započtení chladného úniku pak vede k úniku všech plynů z atmosféry. Samotná Proxima Centauri je aktivní červený trpaslík. Například 24. března 2014 u ní byla pozorována erupce desetkrát intenzivnější než největší na Slunci.

 

Proxima Centauri je nejbližší hvězda ke Slunci, její vzdálenost je pouhých 4,2 světelných let. Jde o červeného trpaslíka s hmotností zhruba 0,12 hmotnosti Slunce, jehož povrchová teplota je zhruba 3000 K. Má poměrně vysoký obsah těžších prvků blízký tomu u Slunce. Její stáří je tak zhruba podobné a jako červený trpaslík se ještě nedostala z mladého věku. Její rotační perioda je zhruba 88 dní. Je tak stále značně aktivní, jde o eruptivní proměnnou hvězdu typu UV Ceti. Samotná Proxima Centauri b má hmotnost nejméně 1,3 hmotnosti Země, její oběžná perioda je 11,2 dne. S největší pravděpodobností bude mít vázanou rotaci, při které natáčí planeta ke hvězdě stále stejnou stranu. Jde o k nám nejbližší exoplanetu v obyvatelné zóně. Také je nejvhodnější kandidát pro průzkum její atmosféry budovanou novou generací dalekohledů.

 

Exoplaneta Ross 128b je zatím nejslibnějším kandidátem na obyvatelný svět v blízkosti Slunce (zdroj ESO, M. Kornmesser).
Exoplaneta Ross 128b je zatím nejslibnějším kandidátem na obyvatelný svět v blízkosti Slunce (zdroj ESO, M. Kornmesser).

Příkladem neaktivního červeného trpaslíka je systém Ross 128, u kterého byla v červnu 2017 objevena exoplaneta v zóně obyvatelnosti (viz původní práce). Podařilo se to známým zařízením HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) umístěném na teleskopu s průměrem 3,6 m v observatoři La Silla organizace ESO v Čile. Hvězda je vzdálena od Země 11 sv. l., má hmotnost 15 % hmotnosti Slunce a 21 % jeho průměru. Ve viditelné oblasti má pouze 0,036 % sluneční luminosity. Většinu energie vyzařuje v infračervené oblasti, takže celková bolometrická luminozita je 0,36 % té sluneční. Její efektivní povrchová teplota je 3180 K. Jde o starého červeného trpaslíka patřícího do diskové populace s malým obsahem těžších prvků, s pomalou rotací, malou intenzitou magnetického pole a nízkou aktivitou. Perioda rotace je 165,1 dne a délka magnetického cyklu 4,1 let. V současné době se přibližuje ke Sluneční soustavě, ke které se za zhruba 71 000 let dostane nejblíže, na vzdálenost 6,2 sv. l..

 

Objekt Ross 128b je po Proximě Centauri b druhou nejbližší exoplanetou v zóně života. Planeta je 20krát blíže ke své hvězdě, než je Země od Slunce. Její hmotnost je nejméně 1,35 hmotnosti Země a dostává z červeného trpaslíka 1,38krát více energie. Doba oběhu je 9,9 dní a kvůli své blízkosti má planeta s největší pravděpodobností vázanou rotaci. Odhadovaná rovnovážná teplota planety Ross 128 b pohybuje v rozmezí od -60 °C do +20 °C, konkrétní hodnoty však závisí na hustotě a složení atmosféry.

 

Dalekohled Jamese Webba by měl být vypuštěn v roce 2019 (zdroj NASA).
Dalekohled Jamese Webba by měl být vypuštěn v roce 2019 (zdroj NASA).

Blízkost exoplanety k mateřské hvězdě totiž zvětšuje pravděpodobnost, že relativně brzo dojde ke vzniku vázané rotace. Proto bude mít u těchto exoplanet jedna strana, která je k ní stále natočená, vyšší teplotu. Rozdíl nemusí být tak velký, pokud bude dostatečně hustá atmosféra. Pak ovšem budou mezi osvětlenou a neosvětlenou polokoulí vanout velmi silné větry. Vyrovnávání teplot i celý průběh celoplanetárního klimatu pak bude silně záviset na hustotě atmosféry i na přesných parametrech dráhy i sklonu rotace planety a tedy i libracích.

Prokázání přítomnosti atmosféry je tak klíčové pro zjištění, jaké podmínky na planetě panují. Zároveň je tato exoplaneta nejblíže Zemi. Bude to tak jeden z prvních cílů dvou nových velkých přístrojů, které se připravují. Extrémně velký dalekohled evropské organizace ESO v Čile a Webbův vesmírný dalekohled NASA dokáží pořídit spektra atmosféry této exoplanety a rozhodnout, z čeho se skládá a jestli je tam kyslík. Brzy bychom už tak mohli vědět více o Proximě Centauri B, Ross 128b i dalších blízkých exoplanetách.


Umělecká představa o vzhledu Velmi velkého dalekohledu, který dokáže zkoumat atmosféru exoplanet (zdroj ESO).
Umělecká představa o vzhledu Velmi velkého dalekohledu, který dokáže zkoumat atmosféru exoplanet (zdroj ESO).

Kromě atmosféry by stejně jako u Země mohlo povrch exoplanety chránit magnetické pole. Díky vázané rotaci budou mít sice kratší rotační periodu, ale zase ne tak moc. Místo jednoho dne to může být okolo deseti dnů. Navíc u superzemí se magnetické pole může vytvořit i bez rychlé rotace. Pro vytvoření magnetického pole je potřeba mít tekuté jádro. Pro jeho udržení by mohl v daném případě pomoci indukční ohřev a ohřev slapovými silami. Planety jsou totiž velmi blízko mateřské hvězdě a navíc vytváří mladší červený trpaslík velmi často intenzivní magnetické pole a rotuje poměrně rychle v řádů dní. Zmíněné procesy mohou přispívat k významnému ohřevu, který vede k intenzivní vulkanické činnosti až vzniku magmatických jezer. Týká se to hlavně vnitřních planet. Simulace v případě popsaného systému TRAPPIST-1 publikovaná v nedávném článku ukázaly, že ovlivněny budou tři vnitřní planety, z nichž jedna je na kraji obyvatelné zóny.

 

Zajímavým důsledkem interakce intenzivního kosmického záření ze supererupcí s magnetickým polem a atmosférou exoplanety pak mohou být obrovské polární záře až 100 tisíckrát intenzivnější a táhnoucí se od pólu až k rovníku. Takže večery i noci mohou být zkrášleny opravdu nádhernou podívanou překonávající i ty největší za zemským polárním kursem.

 

Závěr

Ukazuje se, že červených trpaslíků by mohlo být okolo 80 % a mají také velký počet planet velikosti země či superzemě v obyvatelné zóně. Mohlo by jich být v Galaxii až 160 miliard. Také v nejbližším okolí Slunce jsou desítky červených trpaslíků a už se podařilo najít i planety zemského typu v jejich obyvatelných zónách. Existenci atmosféry i možnost života velmi silně ovlivňuje aktivita mateřské hvězdy. Pozornost se tak obrací k neaktivním červeným trpaslíkům, jako je třeba Ross 128 s exoplanetou v zóně života. Je nejbližším a nejperspektivnější cílem pro hvězdnou expanzi lidské civilizace. Velmi důležitá je pro možnost jejich využití vhodná atmosféra a oceány, které mohou pomoci při vyrovnávání teploty mezi stranou exoplanety přivrácenou stále k červenému trpaslíkovi a stranou odvrácenou. Zároveň by atmosféra a magnetické pole měly pomoci chránit případný život před případnou aktivitou a erupcemi z mateřského zdroje. Výhodu by v tomto směru měly mít superzemě, protože větší hmotnost lépe udrží atmosféru a je větší pravděpodobnost intenzivnějšího magnetického pole. V nejbližší době se můžeme těšit na první spektra těchto atmosfér z Webbova vesmírného dalekohledu a extrémně velkých pozemních dalekohledů, na kterých se pracuje.

Co bude potřeba vyřešit před tím, než budeme moci letět k popsaným systémům, bylo nedávno na Oslovi popsáno, fantastičtější možnosti pak později. Teprve po osvojení potřebných technologií se budeme moci dívat na nepředstavitelné polární záře na planetách u červených trpaslíků. Pokud se však lidstvo do vesmíru vypraví, kolonie na planetách červených trpaslíků určitě vzniknou.

 

Přednáška o možnostech mezihvězdných letů v rámci Týdne vědy v roce 2016 na AV ČR:

Datum: 04.03.2018
Tisk článku

Mendelův trpaslík - Mawer Simon, Novák Lukáš
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 339 Kč
cena: 288 Kč
Mendelův trpaslík
Mawer Simon, Novák Lukáš
Související články:

Je možná hvězdná budoucnost lidstva?     Autor: Vladimír Wagner (25.07.2013)
Červení trpaslíci jako adepti na nalezení mimozemského života?     Autor: Vladimír Pecha (15.08.2014)



Diskuze:

špatný směr

Vlastimil Národník,2018-03-05 21:16:53

Zajímavý článek, ale špatný směr uvažování. Autor dobře popisuje podmínky v blízkosti červených trpaslíků, ale neuvědomuje si, že podstata života na Zemi vychází ze zcela jiných podmínek a předpokladů. Člověk a jakýkoliv organismus ze Země nemá žádnou šanci přežít v blízkosti červeného trpaslíka víc než několik minut, max. hodin. My, lidé, se musíme zaměřit na hvězdy a planety podobné Slunci a Zemi. Tam je naše budoucnost a náš cíl. Jedině tam totiž najdeme podmínky, za kterých jsme vznikli a za kterých bez větších problémů (a nákladů) přežijeme. Zatím si nikdo nedokáže představit ani stálou stanici na Měsíci, natož někde x světelných let daleko ve vesmíru. Netvrdím, že s k nim lidstvo během desetiletí nebo staletí nedopracuje, ale do té doby musí vyřešit nejprve VŠECHNY problémy lidské civilizace tady na Zemi. Do té doby se jedná jen blouznění romantiků, byť s řadou titulů před jménem i za ním...

Odpovědět


Re: špatný směr

Kosmolog Amatér,2018-03-05 22:47:41

Při technické vyspělosti civilizace schopné cestovat k sousedním hvězdám na typu hvězdy nezáleží, protože taková civilizace bude umět přežít kdekoliv, přítomnost hvězdy bude jen takovým příjemným bonusem a zpestřením. Cestování ke hvězdám, jestli se kdy uskuteční, bude předcházet prodloužení délky života na stovky anebo tisíce let, zvládnutí "technologie nesmrtelnosti", chcete-li, a technologie stavby mateřské lodi, která bude soběstačná po stovky anebo tisíce let putování. Mateřské lodi budou o velikosti menších měsíců, napumpované palivem a budou obsahovat umělé prostředí podobné tomu na obyvatelných planetách. Druhá možnost je vysílat "panspermie", v podobě automatizovaných modulů obsahujících zmražené spermie a vajíčka, přičemž první generaci obyvatel budou vychovávat roboti a androidi.

Odpovědět


Re: Re: špatný směr

Kosmolog Amatér,2018-03-05 23:51:19

Jestli ovšem panspermická forma osidlování nebude v rozporu s lokálními galaktickými zákony, které pravděpodobně bude vysílat do éteru některá z vyspělejších civilizací. V každém případě to do jisté míry bude etický problém, a bude potřeba zjistit, jestli si tu kterou objevenou obyvatelnou planetu nenárokuje již jiná inteligentní forma života.

Odpovědět


Re: špatný směr

Jiří Novák,2018-03-06 23:38:43

"ale do té doby musí vyřešit nejprve VŠECHNY problémy lidské civilizace tady na Zemi"

Tak tenhle argument jsem nikdy nepochopil. Proč bychom měli nejdřív vyřešit VŠECHNY problémy civilizace? To je jako tvrdit, že než vymyslíme spalovací motor, musíme nejprve vyřešit VŠECHNY problémy parního stroje. IMHO to zaprvé není potřeba, za druhé to nejde a zatřetí to není žádoucí. Nebo vy myslíte, že nějaký civilizační problém (třeba touha bezpracně se přiživit na tom, co vytvořil někdo jiný) je překážkou při stavbě mezihvězdného pohonu a dalšího nezbytného vybavení?

Odpovědět

Entropia

Palo Fifunčík,2018-03-04 23:01:06

Podla mňa obývatelnosť prostredia niektorej exoplanéty je nepriamo úmerna jeho entropii ... ?

Odpovědět


Re: Entropia

Jan Turoň,2018-03-05 17:37:39

Podle mne je zase obyvatelnost přímo úměrná míře pomluv na naší politické scéně a nepřímo úměrná zápachu z mého podpaží, to celé vynásobeno kosmologickou konstantou.

Odpovědět

Hvězdokupy jako další krok

Pavel Brož,2018-03-04 20:02:45

Bezesporu lze souhlasit s tím, že první mezihvězdné kroky civilizací čerstvě zahajujících expanzi do svého mezihvězdného okolí budou směřovat k planetárním systémům u nejbližších a nejpočetnějších červených trpaslíků. Pokud ale civilizace ve svém vývoji postoupí ještě o krok dále, dalším logickým krokem pro ně bude výprava k nejbližší hvězdokupě a její kolonizace. Každá rozvíjející se civilizace bude potřebovat větší a větší zdroje energie, a zrovna červení trpaslíci jsou velmi slabými zdroji - pro čerstvě do kosmu expandující civilizaci bezesporu dostačující, pro ty pokročilejší ale už ne. Oproti tomu hvězdokupy mohou nabídnout i desítky tisíc hvězd nacházejících se ve velmi malém objemu, tedy z pohledu logistiky ideální, protože pro další rozvoj odpadnou dost zásadní problémy s časově náročným cestováním mezi jednotlivými regiony té civilizace. Samozřejmě dost podstatnou otázkou bude i to, kolik planetárních systémů se může v hvězdokupách nacházet, prostředí relativně častých blízkých hvězdných přiblížení může jejich počet během jejich vývoje výrazně zredukovat - ale to se všechno teprve zjistí až po dalších zdokonalení observačních možností, zatím o četnosti planetárních systémů v hvězdokupách stále ještě nic nevíme.

Odpovědět


Re: Hvězdokupy jako další krok

Roman Rodak,2018-03-05 13:02:47

Zaujímavá myšlienka. Taká mladá rozvíjajúca sa medzihviezdna civilizácia by možno mohla mať aj prostriedky na ovplyvnenie dráhy hviezdy - no a z hustej hviezdokopy by sa mohla gravitačným prakom s inými hviezdami dať vystreliť nejaká hviezdička ako zdroj energie a základňa na cestu medzi galaxiami.

Odpovědět

Kosmolog Amatér,2018-03-04 19:58:16

Zajímalo by mě, jestli se u těch 55ti nejbližších kandidátů dají očekávat nějaké překvapující objevy od Webberova teleskopu, anebo jestli naše současné technologie mají tyto nejbližší hvězdné systémy už "docela dobře" zmapované, a další planety v obyvatelném pásu budeme hledat u vzdálenějších hvězd. Děkuji

Odpovědět

Ladislav Žahour,2018-03-04 18:47:37

Na autora. Nepletete si náhodou bilióny a miliardy. V angličtině je 10 na 9 bilión v češtině miliarda.

Odpovědět


Re:

Vladimír Wagner,2018-03-04 19:09:21

Tak ty moje bilióny u možné délce života červených trpaslíků jsou v anglických textech psány jako trillions :-) Tak to snad je správně :-) Ještě bych poznamenal, že u Slunce je doba pobytu na hlavní posloupnosti téměř 10 miliard. A červení trpaslíci mají tuto dobu řádově delší.

Odpovědět


Re: Re:

Milan Krnic,2018-03-04 19:51:45

Alespoň pro mě to z textu vyplývá jasně. No, ale jako by to nebylo pro naši mrzkou existenci jedno :-D
Děkuji za článek!

Odpovědět


Re: Re:

Ladislav Žahour,2018-03-05 06:15:41

Zkusil jsem to dohledat a skutečně uváděné hodnoty mají obrovský rozptyl předpokládaného života od 10 na 10 do skutečně neuvěřitelných 10 na 12 let. (desítky miliard až jednotky biliónů let).

Odpovědět


Re: Re: Re:

Pavel Brož,2018-03-05 13:14:09

Ono je to logické, že životnost červených trpaslíků je o několik řádů větší než u hvězd typu Slunce. V prvé řadě v jejich nitru panují výrazně menší tlaky a teploty, a v důsledku toho je tam intenzita fúzních reakcí mnohem nižší. Dále nedostatečná velikost tlaku v jejich jádru neumožní zapálení helia (jeho slučování na uhlík) jako další vyšší stupeň fúze - tento další stupeň probíhá mnohem rychleji a produkuje výrazně více energie než slučování vodíku na helium, a je to právě finální zapálení helia v jádrech hvězd typu Slunce a hmotnějších, co výrazně zkrátí dobu jejich života. Dalším faktorem výrazně prodlužujících život velmi malých červených trpaslíků je konvekce promíchávající palivo - zatímco u těch hmotnějších jejich gravitace udrží vznikající těžší jádra helia v jádře, takže helium se nepromíchává a jako dále nespalitelný popel zůstává uvnitř, díky čemuž se slučování vodíku musí stěhovat do vyšších slupek, kde nakonec pro nedostatečný tlak vyhasne (ačkoliv je k dispozici stále ještě spousta nespáleného vodíku), tak u těch méně hmotných je helium konvekcí rozmícháváno po celém objemu hvězdy, díky čemuž se do jádra neustále dostává nespálený vodík z vyšších vrstev a jeho finální využití je tedy mnohem efektivnější.

Kromě toho, ono je také důležité vyjasnit si přesně, co si pod termínem doba života u červených trpaslíků představujeme. Oni jsou totiž v principu nesmrtelní, neskončí výbuchem jako supernova, ale skončí nakonec po ukončení termojaderných reakcí v nich probíhajících jako bílí trpaslíci. Ty řádově bilióny (evropské, nikoliv americké) let se týkají odhadů doby, jak dlouho v nich budou probíhat fúzní reakce. Po jejich ukončení se červení trpaslíci postupně smrsknou na cca setinu jejich průměru za vzniku bílých trpaslíků, jejich dalšímu smršťování zabrání tlak v nich vzniklého elektronového degenerovaného plynu. Při tomto smrštění se jejich povrchová teplota dokonce radikálně zvýší až na více než deset tisíc Kelvinů, a teprve poté budou už jenom chladnout. A to velice pomalu, protože jejich povrch bude velice malý a protože elektronový degenerovaný plyn má být extrémně dobrým tepelným izolantem - proto se očekává, že si udrží povrchovou teplotu v řádu tisíců Kelvinů po další nejméně bilióny let. Žádná definitivní hranice jejich života tam nebude, to chladnutí bude trvat nekonečně dlouhou dobu - jakákoliv konečná doba života bílých trpaslíků je čistě umělá hranice, kdy už je považujeme za dostatečně studené a mrtvé.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re:

Vaclav Prochazka,2018-03-14 09:31:10

Zdravím,
kdysi dávno jsem se taky učil jak je staré Slunce a jak jsou staré hvězdy dle velikosti, atp.

No, ale nyní jsem se při zamýšlení dostal do situace, že vlastně nevím jak bylo stanoveno toto stáří hvězd. Pokud se nemýlím vychází to z našich modelů vývoje termojaderných reakcí, které prakticky nelze validovat, že? Validace je možná pouze dost nedokonalým způsobem pouze na urychlovačích. Takže naše odhady stáří hvězd mohou být zatíženy i řádovou chybou, že?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re:

Pavel Brož,2018-03-16 23:36:50

Také zdravím,

netuším, kdy přesně jste se učil jak je staré Slunce a jak jsou staré hvězdy dle velikosti, atp., z Vámi předložených informací ale předpokládám, že to bylo někdy před polovinou šedesátých let dvacátého století, a od té doby jste se tímto problémem už zjevně nezabýval. V polovině těch šedesátých let už bylo možné detekovat neutrina vznikající v jádru naší nejbližší hvězdy - Slunce - a od té doby se datuje problém počtu slunečních neutrin, kterých vycházelo třikrát méně, než podle tehdejších slunečních modelů mělo. Tedy ne řádově jinak, jak předpokládáte, pouze třikrát méně. Celkem záhy se ukázalo, že vyřešení problému by mohlo souviset s otázkou, zda jsou neutrina zcela nehmotná, nebo zda mají nějakou malou klidovou hmotnost - pokud je totiž jejich klidová hmotnost nenulová, pak oscilují mezi třemi svými typy, a protože tehdejší experimenty uměly registrovat pouze jeden typ neutrin (elektronová neutrina), byl by to důvod pro to, že jejich množství je třetinové.

Oscilace neutrin se definitivně pozorovala v roce 2002, a od té doby je problém slunečních neutrin vyřešený. Také od té doby výrazně pokročila detekční technika, takže dnes je již možné nezávisle detekovat všechny tři typy neutrin - i díky těmto experimentům se definitivně prokázalo, že Slunce generuje přesně takový počet neutrin, jaký předpokládal sluneční model už v těch šedesátých letech. Dnešní neutrinové detektory dokonce umožňují zobrazit přímo jádro Slunce, nezávisle na denní době, detekují totiž i sluneční neutrina prošlá Zemí - na webu lze najít spoustu obrázků z těchto detektorů, v češtině jsem ale nalezl pouze tento zdroj: http://www.stoplusjednicka.cz/proc-slunce-sviti-aneb-historie-vyzkumu-slunecniho-zareni-2.

Takže průběh termojaderných reakcí minimálně v případě našeho Slunce naopak lze sledovat dokonce v přímém přenosu, mezi dobou jejich vzniku v jádru Slunce a jejich detekcí na pozemských neutrinových detektorech uběhne jen něco přes osm minut.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re:

Vaclav Prochazka,2018-03-23 21:23:15

Takže jediné co umíme detekovat z jádra Slunce jsou neutrina. Přesněji, jejich množství. Takže jediné co můžeme říci je, že tento počet koreluje s naším modelem. To je dost slabota, že? :-))

"Takže průběh termojaderných reakcí minimálně v případě našeho Slunce naopak lze sledovat dokonce v přímém přenosu, mezi dobou jejich vzniku v jádru Slunce a jejich detekcí na pozemských neutrinových detektorech uběhne jen něco přes osm minut."

Z jediné složky vyvodit průběh celé reakce to je hodně odvážné:-)

Ovšem můžeme se opájet nad tím, že máme super model, protože to asi nikdo v dohledné době nemá šanci ověřit nebo vyvrátit. Ovšem skutečnost je taková, že se nám ani při existenci tohoto modelu za několik desetiletí nepodařilo provést řizeně tuto reakci v laboratoři, přes ohromné investice do tokamaků a podobných zařízení.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re:

Pavel Brož,2018-03-23 21:52:36

Ale vůbec ne, opět jste vedle :-) Fúzní reakce jsou pozorovány už opravdu hodně let, dokonce i v tokamacích. Problém není v tom, že bychom tyto reakce nepozorovali nebo neznali. Problém je v jejich výtěžnosti, tzn. dosáhnout kladné energetické bilance po dostatečně dlouhou dobu, aby se to dalo využít i jako ekonomicky smysluplný zdroj. Tady na Zemi se ty podmínky vytvářejí dost těžko, prostě proto, že nad námi nejsou navrstveny stovky tisíc kilometrů vodíku. Jak prosté.

Celé to šílené snažení kolem dosažení pozemské jaderné fúze je čistě jenom o tom, jak substituovat tu hustotu a teplotu, které naprosto přirozeně figurují v tom slunečním nitru v důsledku obrovské masy vodíku, ale tady se musíme téhož dopídit mnohem složitěji. Až se výtěžnost podaří dostat na úroveň, která bude dostatečná pro provozování fúze jako ekonomicky smysluplné alternativy k jiným zdrojům energie, tak to nebude o tom, že bychom snad najednou ty reakce poznali, že bychom se snad konečně dozvěděli, kolik neutrin na každé sloučení vodíku a deuteria vzniká a kolik se přitom uvolní energie. To už víme naprosto přesně více než půl století. Bude to pouze a jenom o tom, že to udržování potřebné hustoty a teploty plazmatu už přestane být ekonomickou sebevraždou. Prosím nezaměňovat ekonomiku s fyzikou.

Odpovědět


Re:

Jan Novák9,2018-03-04 21:18:45

Milion, miliarda, bilion je naprosto nelogické, je to 1, něco, dva...
Jak je možné že to přežilo zavedení soustavy SI?

Odpovědět


Re: Re:

Pavel Brož,2018-03-04 22:11:24

Bilión byl zaveden už v šestnáctém století jako milión na druhou, analogicky trilión jako milión na třetí, atd.. Bohužel při vzniku Spojených Států Amerických se některé evropské znalosti importovaly nedůsledně, což vedlo k jistým disproporcím v některých jednotkách a také v důsledku špatného spočítání nul v poněkud jiné pochopení, jak to vlastně s těmi bilióny, trilióny atd. bylo zamýšleno. Takže vznikl paskvil, že milión je tisíc na druhou, bilión je tisíc na třetí, trilión je tisíc na čtvrtou, atd. (jak logické). Tento paskvil byl až do druhé světové války v naprosté menšině, drtivá většina vědecké, tedy do té doby převážně evropské literatury používala původní význam slov bilión atd.. Po druhé světové válce se těžiště vědy přesunulo do USA, díky čemuž se omyl založený na počáteční neschopnosti správně spočítat nuly rozšířil do celého světa. To jen na okraj.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace