天文学家找到寻找“创世纪II”和聪明的外星生命的最佳场所

此信息图比较了我们银河系中三类恒星的特征：太阳般的恒星归类为G恒星；比我们的太阳质量更小，温度更低的恒星是K矮星。甚至更暗淡和凉爽的恒星都是带红色的M矮星。该图根据几个重要变量对恒星进行了比较。可居住的区域，可能具有承载生命的行星的能力，对较热的恒星而言更宽。红矮星M星的寿命可以超过1000亿年。K矮星年龄范围从15到450亿年。而且，我们的太阳只能持续100亿年。M矮星相对于太阳，发出的有害辐射（相对于我们所知的生命）的相对强度可以高80到500倍，而橙色K矮星则仅高5到25倍。红矮星约占银河系人口的73％。太阳般的恒星仅占总人口的6％，而K矮星则占总人口的13％。当这四个变量保持平衡时，最有可能成为高级生命形式的恒星是K矮星。

迄今为止，天文学家已经发现了4000多个围绕其他恒星运行的行星。从统计上讲，我们的银河系中应该有超过1000亿个行星。它们具有各种各样的大小和特征，在1990年代中期首次发现系外行星之前，这在很大程度上是无法想象的。细读这些世界的最大动机是找到“创世纪II”，这是一个生命已经出现并进化超过微生物的星球。最终的回报将是在地球上找到智慧的生命。

寻找宜居行星的主要步骤是找到合适的恒星，以促进复杂生物的出现。因为我们的太阳已经在地球上养育了近40亿年的生命，所以传统观点认为，像它这样的恒星将是主要的候选者。但是像太阳这样的恒星仅占银河系人口的10％。而且，它们的寿命相对较短。我们的太阳正处于其估计的100亿年寿命的一半。

复杂生物仅在5亿年前出现在地球上。而且，人类的现代形式只在眨眼间就可以看到宇宙的时间尺度：20万年人类的未来是未知的。但是可以肯定的是，随着太阳变暖并使地球干燥，地球将在超过十亿年的时间里不再居住于更高的生命形式。

因此，被认为比我们的太阳稍凉的恒星被称为橘子矮星，被认为是更好的生活场所。它们可以稳定燃烧数百亿年。这就为生物进化开辟了广阔的时空，以寻求无穷无尽的实验来产生稳健的生命形式。而且，对于每个像我们太阳一样的恒星，银河系中的橙色小矮人的数量是三倍。

唯一更丰富的恒星是红矮星。但是这些都是顽强的小星星。它们具有极强的磁性，因此可以像我们的太阳一样发出500倍的X射线和紫外线辐射。这些恒星周围的行星在跳动。他们不会是像我们这样的生物的家园。

来自哈勃望远镜和其他望远镜的数据被用于寻找“戈尔德洛克星”。宇航员在2009年5月对天文台进行的最后一次航天飞机服务期间，拍摄了这张哈勃太空望远镜的照片。

哈勃和其他望远镜进行的恒星勘测支持了一个新出现的想法，那就是橙色矮星是“戈尔德洛克星”-不太热，不太冷，最重要的是，它并不过于猛烈，无法在广阔的大地上安放生命友好的行星宇宙时间的地平线。

在寻找地球以外的生命时，天文学家在恒星的“宜居带”（有时被称为“金锁区”）中寻找行星，那里的温度恰好是液态水存在于行星表面上以培育生命的正确条件。

经过长达三个十年的一系列恒星勘测的支持，一个新出现的想法是存在“戈尔德洛克星”（Goldilocks stars）-不太热，不太冷，最重要的是，没有太猛烈地容纳对生命友好的行星。

因为我们的太阳已经在地球上养育了近40亿年的生命，所以传统观点认为，像太阳这样的恒星将成为寻找其他潜在宜居世界的主要候选者。实际上，宾夕法尼亚州维拉诺瓦大学维拉诺瓦大学的爱德华·圭南说，被称为“ K矮星”的恒星比我们的太阳稍微凉爽，发光程度要小。“ K矮星处于“最佳位置”，其属性介于稀有，发光，但寿命较短的太阳型恒星（G恒星）和数量更多的红色矮星（M恒星）之间。K星，尤其是温暖的K星，拥有世界上最好的。如果您正在寻找具有宜居性的行星，那么大量的K恒星会增加您寻找生命的机会。

首先，银河系中的K矮子的数量是太阳等恒星的三倍。作为探索的主要候选行星，距太阳100光年以内约有1000 K颗恒星。这些所谓的橙矮人的寿命为150亿到450亿年。相比之下，我们的太阳已经到了生命的一半，只能持续100亿年。它相对快速的恒星演化速度将使地球在短短的一到二十亿年之内就无法居住。桂南说：“太阳能型恒星限制了地球大气层可以保持稳定的时间。”那是因为从现在起十亿年左右，地球将在太阳宜居区域的较热（内）边缘内运行，随着太阳越来越暖和明亮，它会向外移动。结果，地球将失去其当前的大气层和海洋而变得干燥。到了90亿年，太阳将膨胀起来，成为可以吞噬地球的红色巨人。

尽管它们很小，但更丰富的红矮星也被称为M矮星，它们的寿命更长，并且对我们的生活似乎充满敌意。位于红矮星相对狭窄的宜居区域的行星非常靠近恒星，它们暴露于极端水平的X射线和紫外线（UV）辐射下，其强度可能比其高出数十万倍。地球从太阳那里得到什么。无休止的焰火表演，耀斑和日冕物质抛射轰炸了行星，使人联想起沸腾的龙腾腾的血浆和穿透高能粒子的阵雨。可以将红色矮星可居住区行星烤干，并在生命的早期就消除它们的大气层。在红矮星爆发消退后的几十亿年里，这可能会阻止行星进化为更热情好客。圭南说：“我们不再对在许多M恒星周围找到高级生命的机会感到乐观。”

桂南的研究表明，K矮星没有强烈的磁场来激发强烈的X射线和UV辐射以及高能量的爆发，因此它们发射火炬的频率要低得多。伴随行星飞行的致命X射线辐射，大约是绕动M恒星居住区的1/100。

在一个名为“ GoldiloKs”项目的计划中，圭南和他的Villanova同事Scott Engle与大学生合作，测量了大部分冷G和K恒星的样本的年龄，旋转速度以及X射线和远紫外线辐射。 。他们正在使用NASA的哈勃太空望远镜，钱德拉X射线天文台和欧洲航天局的XMM-牛顿卫星进行观测。哈勃望远镜对氢辐射的敏感紫外线观察被用来评估约20个橙矮星样本的辐射。桂南说：“哈勃望远镜是唯一可以进行这种观测的望远镜。”

桂南和恩格尔发现辐射水平对任何伴随的行星比在红矮星周围的行星要好得多。K星的寿命也更长，因此可居住区的迁移速度较慢。因此，K矮星似乎是寻找生命的理想场所，这些恒星将为行星上高度进化的生命腾出时间。在太阳的整个生命周期（100亿年）中，K恒星的亮度仅增加约10-15％，这使生物进化形成高级生命形式的时间比地球更长。

Guinan和Engle考察了一些更有趣的K恒星，它们承载着行星，包括Kepler-442，Tau Ceti和Epsilon Eridani。（后两个是1950年代后期“奥兹玛计划”的早期目标，这是首次尝试探测来自地球外文明的无线电传输。）

“ Kepler-442值得注意的是，这颗恒星（光谱分类为K5）拥有被认为是最好的Goldilocks行星之一，Kepler-442b，这是一个岩石行星，质量是地球质量的两倍多。因此，开普勒442系统是由一个金发姑娘星球主持的一个金发姑娘星球！”桂南说。

在过去的30年中，Guinan和Engle及其学生观察到了各种恒星类型。根据他们的研究，研究人员确定了恒星年龄，旋转速度，X射线紫外线辐射和耀斑活动之间的关系。这些数据已用于调查高能辐射对行星大气和可能寿命的影响。

结果将在夏威夷檀香山举行的美国天文学会第235次会议上介绍。

哈勃太空望远镜是美国宇航局与欧洲航天局（ESA）之间国际合作的项目。NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃望远镜的科学运作。STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营。