Trist faktum for universet er at alle stjerner til slutt vil dø. Og når de gjør det, hva skjer med babyene deres? Vanligvis er prognosen for planetene rundt en døende stjerne ikke god, men en ny studie sier at noen faktisk kan overleve.
En gruppe astronomer har sett nærmere på hva som skjer når stjerner, som for eksempel Solen vår, blir hvite dverger sent i livet. Når det viser seg, kan tettere planeter som Jorden overleve hendelsen. Men bare hvis de er i god avstand.
Denne nye forskningen kommer fra astronomer i Astronomy and Astrophysics Group ved University of Warwick. Deres papir ble publisert i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Tittelen er "Orbital avslapning og eksitasjon av planeter som er tidvis i samspill med hvite dverger."
En hvit dverg er den endelige tilstanden til en stjerne som ikke er massiv nok til å bli en nøytronstjerne. I Melkeveien vår vil omtrent 97% av stjernene bli hvite dverger.
"Oppgaven er en av de første dedikerte studiene som undersøker tidevannseffekter mellom hvite dverger og planeter."
Dr. Dimitri Veras, University of Warwick.
Når en stjerne tømmer drivstoffet og blir en hvit dverg, er det ikke en skånsom overgang. Stjernen blåser av de ytre lagene av gasser og de danner en planetarisk tåke. Eventuelle kretsende planeter kan strammes voldsomt av denne kataklysmiske gassformige utvisningen.
Etter dette vil eventuelle overlevende kropper bli utsatt for massive tidevannskrefter som er opprettet når stjernen kollapser i sin supertette hvite dvergstat. Tidevannskreftene kunne drive alle kretsende planeter inn i nye baner, eller til og med kaste dem ut fra solsystemet fullstendig.
Å blande dette ødeleggende scenariet er dødelige røntgenutslipp. Hvis noen av de kretsende kroppene blir ødelagt eller strippet for materiale, kan dette materialet falle inn i stjernen, noe som får den hvite dvergen til å avgi røntgenstråler. Det er vanskelig å forestille seg noe liv som overlever en stjerners overgang til en hvit dverg, men hvis noen gjorde det, på en eller annen måte, ville røntgenstrålene være statskuppet. Uansett er ikke miljøet rundt en hvit dverg et fint sted å være.
I følge denne nye studien kan noen planeter overleve dette livsfarlige miljøet, hvis de er tette nok og hvis de er i riktig avstand.
Deres overlevelse henger sammen med noe som passende kalles "ødeleggelsesradius." Ødeleggingsradiusen er "avstanden fra stjernen der et objekt som bare holdes sammen av sin egen tyngdekraft vil gå i oppløsning på grunn av tidevannskrefter," ifølge en pressemelding. Hvis noen planeter blir ødelagt av den hvite dvergen, vil den ruskringen dannes innenfor ødeleggelsesradiusen.
Studien viser også at jo mer massiv en planet er, jo mindre sannsynlig er det å overleve de nye tidevannsinteraksjonene i solsystemet. En mindre massiv planet vil bli buffset av de samme kreftene, men den lavere massen kan tillate den å overleve.
Overlevelsen til en gitt planet er komplisert og avhenger av en rekke faktorer, som massen og plasseringen i forhold til ødeleggelsesradiusen. Men det avhenger også av en planets viskositet. En type exoplanet som kalles en "eksosjord med lav viskositet" kan svelges av stjernen, selv om de er innen fem ganger avstanden fra den hvite dvergs sentrum og dens ødeleggelsesradius. (Enceladus er et godt eksempel på en kropp med lav viskositet.)
Det er også "ekso-jordarter med høy viskositet" som lett kan svelges hvis de befinner seg på avstand to ganger skillet mellom sentrum av den hvite dvergen og dens ødeleggelsesradius. En ekso-jord med høy viskositet er en planet med en tett kjerne bestående av tyngre elementer.
Ledende forfatter av papiret er Dr. Dimitri Veras fra University of Warwick Department of Physics. Dr. Veras sa: “Avisen er en av de første dedikerte studiene som undersøker tidevannseffekter mellom hvite dverger og planeter. Denne typen modellering vil ha økende relevans de kommende årene, når det sannsynligvis vil bli oppdaget ytterligere steinete kropper i nærheten av hvite dverger. ”
Dr. Veras er rask med å påpeke grensene for denne forskningen. Det gjelder bare homogene planeter. Det betyr planeter hvis struktur er den samme, snarere enn en planet som Jorden, med flere lag i strukturen. Å modellere planeter som Jorden er ekstremt komplisert.
Studien vår, mens den er sofistikert i flere henseender, behandler bare homogene steinete planeter som er konsistente i deres struktur gjennom hele tiden, sier Dr. Veras. "En flerlags planet, som Jorden, ville være betydelig mer komplisert å beregne, men vi undersøker muligheten for å gjøre det også."
"... vår studie viser at steinete planeter kan overleve tidevannsinteraksjoner med den hvite dvergen på en måte som presser planetene litt utover."
Dr. Dimitri Veras, University of Warwick.
Studien påpeker kompleksiteten ved å bestemme en trygg avstand fra en hvit dvergstjerne. Men det vil alltid være en trygg avstand. For en steinete, homogen planet, skal den kunne motstå oppslukking og overleve tidevannskreftene hvis den ligger på avstand fra den hvite dvergen på "omtrent en tredjedel av avstanden mellom Merkur og solen" ifølge studien.
Denne studien vil bidra til å forme hvordan astronomer jakter på eksoplaneter rundt hvite dvergstjerner. Og siden hvite dvergstjerner er så rikelig, er studiens nytte garantert.
"Studien vår ber astronomer om å lete etter steinete planeter nær - men like utenfor - ødeleggelsesradiusen for den hvite dvergen," sa Dr. Så langt har observasjoner fokusert på dette indre området, men vår studie viser at steinete planeter kan overleve tidevannet samspill med den hvite dvergen på en måte som presser planetene litt utover. ”
Dr. Veras sier at studien deres også informerer søket etter eksoplaneter rundt hvite dverger ved å lete etter en eksoplanets geometriske signatur på avfallsplaten. Det er et kjent faktum at kropper i en ruskring eller i en protoplanetær plate kan sette sitt preg i ringen og signalisere deres tilstedeværelse for fjerne observatører.
“Astronomer bør også se etter geometriske signaturer på kjente ruskeskiver. Disse signaturene kan være et resultat av gravitasjonsforstyrrelser fra en planet som ligger rett utenfor ødeleggelsesradiusen, "sa Dr. av den hvite dvergen. ”
Med kraftigere teleskoper som kommer på nettet i løpet av de neste årene, og med jakten på eksoplaneter som ramper opp, håper teamet bak papiret arbeidet deres vil hjelpe planetjegere med å undersøke hvite dvergsystemer.
