I sin sökning efter utomjordiskt liv börjar forskare leta efter världar som kretsar kring stjärnor, som vår jord - runt solen. Trots allt har den konstanta värmen som den glödande gula bollen på himlen ger oss gjort livet på jorden möjligt.
Men när astronomer fortsätter att upptäcka tusentals planeter inser de att om (eller när) vi hittar tecken på utomjordiskt liv, är det mycket troligt att dessa utomjordingar kommer att kretsa kring en stjärna som skiljer sig mycket från vår sol. Det blir rödare, kallare, mindre och lättare än vår stjärna. I jakten på utomjordiskt liv riktar många astronomer blicken mot små stjärnor som kallas röda dvärgar eller M-dvärgar.
Till att börja med är det värt att notera att astronomer aldrig brydde sig mycket om M-dvärgar. Efter upptäckten av den första planeten utanför solsystemet 1995 inledde forskarna jakten på jordens verkliga motsvarigheter: steniga planeter som liknar våra som kretsar kring stjärnor som liknar vår sol. Sökandet efter just sådana system har väglett astronomer under mycket av 2000-talet, säger astronom Phil Muarhead från Boston University.
Då insåg astronomer att det kan vara tekniskt lättare att söka efter planeter runt M-dvärgar. Det är svårt att hitta en annan planet och astronomer förlitar sig på två huvudmetoder. Först letar de efter minskningen av stjärnans ljusstyrka som inträffar när en planet passerar framför den. För det andra mäter astronomer den lilla vacklingen i en stjärna orsakad av en annan planets lätta gravitation. Båda dessa metoder fungerar bra med en planet som kretsar kring en M-dvärg. Dessutom roterar den oftare, vilket ökar chanserna för att detekteras.
M-dvärgar har fått ett stort uppsving tack vare rymdteleskopet Kepler som lanserades 2008. Teleskopet tittar in i en liten himmel och letar efter plötsligt mörkare stjärnor som uppstår när planeter passerar framför dem. Således upptäckte teleskopet mer än tusen planeter. "Kepler förändrade allt", säger Muarhed.
Eftersom M-dvärgsystem är lättare att upptäcka har många av planeterna i deras banor upptäckts genom urvalseffekter. Men, som Muarhed med rätta påpekar, är Kepler också konstruerad för att söka efter jordstorleksplaneter som kretsar kring solliknande stjärnor. Först nu antyder siffrorna fortfarande att vi behöver leta efter liv på planeter nära M-dvärgar.
"Du skulle hellre hitta en potentiellt beboelig planet nära en M-dvärg än nära en solliknande stjärna", säger astronom Courtney Dressing från Harvard.
Kampanjvideo:
Hon analyserade hur många planeter på jorden - det vill säga med en radie på en till halva jordens - kretsar kring M-dvärgar i en potentiellt beboelig zon (Goldilocks-zonen, regionen runt en stjärna där flytande vatten kan existera på planets yta). Enligt hennes senaste beräkningar har en av fyra M-stjärnor en sådan planet.
Detta är högre än den uppskattade uppskattningen för jordliknande planeter som kretsar kring analoger från solen, säger forskaren. En analys av astronomen Eric Pettigura från University of California, Berkeley har visat att mindre än 10% av de solliknande stjärnorna har planeter med en radie på en till två jordarter.
M-dvärgar har en annan viktig egenskap. De är de vanligaste stjärnorna i galaxen och står för cirka 75% av hundratals miljarder stjärnor i Vintergatan. Om Dressings uppskattning är korrekt kan vår galax ha cirka 100 miljarder jordliknande planeter som kretsar kring den potentiellt bebodda zonen av stjärnor av M-typ.
Observera att dessa uppskattningar har många begränsningar. De beror på vad som menas med en potentiellt beboelig zon, och detta är ännu inte särskilt definierat. Som regel är den bebodda zonen där det inte är för varmt, inte för kallt och det kan finnas flytande vatten. Men det finns också många reservationer om hur väl planetens atmosfär kan hålla vatten (Venus, om något, finns också i en potentiellt beboelig zon).
Med mer allmänna uppskattningar som utvidgar den potentiellt beboeliga zonen kan Pettiguere-siffrorna för jordliknande planeter i solliknande stjärnor vara så höga som 22% eller mer. Men Dressings siffror kan också gå upp.
Ursprungligen var astronomer skeptiska till M-dvärgar, eftersom de inte trodde att en sådan stjärna kunde ha någon beboelig planet. Å ena sidan är M-dvärgar mer aktiva, särskilt under de första miljarder åren av deras liv. De kan bombardera planeten med dödlig ultraviolett strålning. De kan avge kraftfulla stjärnblossar som berövar planeten atmosfären.
Och eftersom planetens omlopp kommer att ligga nära M-dvärgen kan stjärnans tyngdkraft förändra planetens rotation runt sin axel. Om en sådan planet blockerades tidigt skulle det finnas en evig dag på ena sidan av planeten och en evig natt på den andra. Den ljusa delen av planeten kommer att rostas, medan den mörka delen fryser helt - inte den mest gästvänliga miljön för livet.
Utomjordiskt liv
Ingen av dessa frågor är helt lösta, och vissa astronomer anser dem inte som allvarliga problem alls. Till exempel Eomawa Shields från University of California, Los Angeles. Till exempel kan bebyggelsen bero på specifika typer och frekvensen av utbrott, som fortfarande inte är väl förstådda. Datormodeller har också visat att atmosfären kan omfördela värme och förhindra att den mörka sidan av planeten fryser.
I vissa avseenden kan planeten runt M-dvärgen vara ännu mer gästvänlig än den verkade. En bebodd planet måste innehålla mycket vatten och is, och Shields analyserade hur en M-dvärgs stjärnljus samverkar med atmosfären och den isiga ytan på en sådan planet. M-dvärgen producerar mer infraröd strålning än en solliknande stjärna, och eftersom atmosfären och isen på en planet i omloppet absorberar infrarött ljus väl kommer planeten inte att frysa lika snabbt som en solliknande stjärna. Och även om det fryser kommer det att tina snabbt.
Denna typ av stabilt klimat kan ge ett blomstrande liv mer tid att utvecklas utan störningar som snabb kylning eller uppvärmning. Ändå tillägger Shields att den frysta planeten inte behöver vara obekväm för livet. Jorden kunde trots allt ha gått igenom Snowball Earth-perioden för över 600 miljoner år sedan.
Medan vissa astronomer fortsätter att observera M-dvärgar, vill andra fortfarande studera solliknande stjärnor. För närvarande vänder sig forskare alltmer till studier av M-system. Keplers uppdrag närmar sig sitt slut, men astronomer väntar på Transitin Exoplanet Survey Satellite, som börjar 2017. TESS kommer att söka efter planeter runt ljusa stjärnor, inklusive många M-dvärgar.
James Webb-rymdteleskopet, efterföljaren till Hubble-orsaken, som lanserades 2018, kan till och med analysera atmosfären på sådana planeter. Men enligt Muarhed kommer detta teleskop bara att kunna rikta sig mot M-dvärgar; nya uppdrag kommer att behövas för att rikta sig mot solliknande stjärnor.
I slutändan, när resurser blir allt knappare, måste astronomer välja mellan att fokusera på M-dvärgar och solliknande stjärnor. Lösningen beror på vad de hittar de närmaste åren. Astronomer är övertygade om att de kommer att hitta en potentiellt beboelig planet oavsett vad.
När det gäller livet är denna fråga mer komplicerad. "Jag vet inte när detta kommer att hända, men jag önskar att det skulle hända förr snarare än senare - och jag är säker på att det kommer att ske", säger Shields. "Den enda frågan är om och när det kommer att finnas finansiering."