Beboeliga zoner är områdena runt stjärnor, inklusive vår egen sol, där förhållandena är de mest gynnsamma för utvecklingen av liv på alla steniga planeter som råkar kretsa runt dem. I allmänhet är de regioner där temperaturerna tillåter flytande vatten att existera på ytan av dessa planeter och är idealiska för 'livet som vi känner det.' Specifika förhållanden, beroende på typen av atmosfär, geologiska förhållanden etc. måste också beaktas från fall till fall.
Nu, genom att undersöka spårämnen i värdstjärnorna, har forskare hittat ledtrådar om hur de beboeliga zonerna utvecklas, och hur dessa element också påverkar dem . För att avgöra vilka grundämnen som finns i en stjärna, studerar forskare våglängderna för dess ljus. Dessa spårämnen är tyngre än väte- och heliumgaserna som stjärnan huvudsakligen består av. Variationer i sammansättningen av dessa stjärnor tros nu påverka de beboeliga zonerna runt dem.
Studien leddes av Patrick Young, en teoretisk astrofysiker och astrobiolog vid Arizona State University. Young och hans team presenterade sina resultat den 11 januari 2012 vid American Astronomical Societys årliga möte i Austin, Texas. Han och hans kollegor har hittills undersökt mer än hundra dvärgstjärnor.
Ett överflöd av dessa element kan påverka hur ogenomskinlig en stjärnas plasma är. Kalcium, natrium, magnesium, aluminium och kisel har också visat sig ha små men betydande effekter på en stjärnas utveckling - högre nivåer tenderade att resultera i kallare, rödare stjärnor. Som Young förklarar: 'Stjärnornas beständighet som stabila objekt är beroende av uppvärmningen av plasma i stjärnan genom kärnfusion för att producera tryck som motverkar tyngdkraften inåt. En högre opacitet fångar fusionsenergin mer effektivt och resulterar i en större radie, kallare stjärna. Effektivare energianvändning innebär också att kärnkraftsförbränningen kan gå långsammare, vilket resulterar i en längre livslängd för stjärnan.”
Livslängden för en stjärnas beboeliga zon kan också påverkas av ett annat element - syre. Young fortsätter: 'Den beboeliga livslängden för en bana som är lika stor som jorden runt en stjärna med en solmassa är bara 3,5 miljarder år för syrefattiga kompositioner men 8,5 miljarder år för syrerika stjärnor. Som jämförelse förväntar vi oss att jorden förblir beboelig i ytterligare en miljard år eller så, i cirka 5,5 miljarder år totalt, innan solen blir för lysande. Komplext liv på jorden uppstod cirka 3,9 miljarder år efter dess bildande, så om jorden överhuvudtaget är representativ är stjärnor med låg syrehalt kanske mindre än idealiska mål.'
Förutom den beboeliga zonen kan sammansättningen av en stjärna bestämma den slutliga sammansättningen av alla planeter som bildas. Kol-syre- och magnesium-kisel-förhållandet mellan stjärnor kan påverka om en planet kommer att ha magnesium- eller kiselbelastade lermineraler som magnesiumsilikat (MgSiO3), kiseldioxid (SiO2), magnesiumortosilikat (Mg2SiO4) och magnesiumoxid (MgO) ). En stjärnas sammansättning kan också spela en roll för huruvida en stenig planet kan ha kolbaserad sten istället för kiselbaserad sten som vår planet. Även planeternas inre kan påverkas, eftersom radiokatativa element skulle avgöra om en planet har en smält kärna eller en fast kärna. Plattektoniken, som anses vara viktig för livets utveckling på jorden, beror på ett smält inre.
Young och hans team tittar nu på 600 stjärnor, sådana som redan är föremål för exoplanetsökningar. De planerar att ta fram en lista över de 100 bästa stjärnorna som kan ha potentiellt beboeliga planeter.