PREREQUISITI PER LA VITA

( fonte principale: Karttunen et. al. Fundamental Astronomy - Springer)

Subito dopo il big bang non c'era quasi nessun altro elemento oltre idrogeno ed elio. Gli elementi più pesanti sono necessari, sia per la vita stessa e che per i pianeti solidi sui quali può evolvere la vita. Pertanto, almeno alcune delle prime stelle dovevano esplodere come supernove ed espellere i loro prodotti di fusione nello spazio interstellare. La maggior parte delle stelle nelle galassie ellittiche e negli ammassi globulari sono molto vecche e hanno una bassa metallicità. Pertanto esse non sono posti molto probabili dove trovare la vita. Il luogo più indicato per la vita sembra essere la popolazione del disco delle galassie a spirale, che contiene stelle giovani con alta abbondanza di elementi pesanti. Non tutti i luoghi del disco galattico sono equivalenti. Lontano dal centro galattico il tasso di natalità stellare e, di conseguenza la metallicità, è basso. Vicino a centro, la metallicità è alta, ma l'ambiente è piuttosto ostile. La densità di stelle è molto alta, e quindi le radiazioni sono molto intense, e inoltre le vicine stelle disturberebbero le orbite planetarie. Una stima approssimativa è che solo circa il 20% delle stelle della Via Lattea o di una simile galassia sono all'interno della zona abitabile galattica.
Supponiamo che una stella si trovi nella zona abitabile della galassia. La stella ha una sua zona abitabile dove possono esistere pianeti abitabile . Questa zona è generalmente definita come la regione dove la temperatura è compresa tra il punto di congelamento e il punto di ebollizione dell'acqua. Per un corpo nero perfetto in rapida rotazione (A = 0 ) in orbita intorno al Sole ciò significherebbe che la sua distanza dovrebbe essere tra 0,56 ÷ 1,04 AU. I pianeti, tuttavia, non sono corpi neri e la situazione reale è più complicata. Se un pianeta ha un alto albedo, che riflette via la maggior parte la radiazione incidente, la sua temperatura sarà molto inferiore. Ma, a seconda della composizione chimica dell'atmosfera e possibili nubi, l'effetto serra può aumentare la temperatura considerevolmente. Molti gas sono trasparenti alla luce visibile, permettendo così la superficie di riscaldarsi. La maggior parte dell'energia viene poi emessa indietro nella regione infrarossa, che poi è effettivamente assorbita da questi gas serra, come il vapore acqueo, l' anidride carbonica e il metano, e quindi resta intrappolata nell'atmosfera. Se la stella è fredda, la zona abitabile è molto stretta. Le stelle calde hanno zone abitabili più ampie, ma la loro fase di sequenza principale è breve, dando poco tempo alla vita per evolvere. Così stelle della sequenza principale non troppo diverse dal Sole di solito sono considerate le migliori candidate per avere pianeti abitabili. Durante la fase della sequenza principale una stella diventerà un po più luminosa, il che spingerà la zona abitabile leggermente verso l'esterno. Così la regione in cui la temperatura temperatura rimane adeguata per lungo periodo di tempo è più stretta della zona abitabile in qualsiasi dato momento. La zona abitabile continua può essere definita come la regione che rimane abitabile per un tempo che è comparabile alla fase di sequenza principale della stella. Per il Sole le stime della larghezza di questa regione variano da almeno 0,06 UA fino a 0,2 UA. Il problema è come modellare albedo e effetti serra per un lunghissimo periodo di tempo. Le stelle binarie sono molto comuni, ma, almeno in passato, si pensava che non potevano avere pianeti abitabili, dato che le orbite planetarie sarebbero complicate o instabili. Tuttavia si è scoperto che ci sono due tipi di possibili orbite che potrebbero essere adatte. Se le componenti di un sistema binario sono lontane una dall'altra, ciascuna componente potrebbe avere un sistema planetario proprio. Oppure, se si tratta binarie strette, potrebbero esserci pianeti lontani in orbita attorno all' intero sistema binario .