Smutnym faktem Wszechświata jest to, że ostatecznie wszystkie gwiazdy umrą. A kiedy to zrobią, co stanie się z ich dziećmi? Zwykle prognozy dla planet wokół umierającej gwiazdy nie są dobre, ale nowe badania wskazują, że niektóre faktycznie mogą przetrwać.
Grupa astronomów przyjrzała się bliżej, co dzieje się, gdy gwiazdy, takie jak na przykład nasze Słońce, stają się białymi karłami pod koniec życia. Jak się okazuje, gęstsze planety, takie jak Ziemia, mogą przetrwać to wydarzenie. Ale tylko wtedy, gdy są we właściwej odległości.
Te nowe badania pochodzą od astronomów z Astronomy and Astrophysics Group na University of Warwick. Ich praca została opublikowana w miesięcznych zawiadomieniach Royal Astronomical Society. Tytuł brzmi: „Relaksacja orbitalna i wzbudzanie planet pływających w porządku z białymi karłami”.
Biały karzeł to końcowy stan gwiazdy, która nie jest wystarczająco masywna, aby stać się gwiazdą neutronową. W naszej Drodze Mlecznej około 97% gwiazd stanie się białymi karłami.
„Artykuł jest jednym z pierwszych poświęconych badaniom wpływu pływów pomiędzy białymi karłami i planetami.”
Dr Dimitri Veras, University of Warwick.
Kiedy gwiazda wyczerpuje paliwo i staje się białym karłem, nie jest to łagodne przejście. Gwiazda zdmuchuje zewnętrzne warstwy gazów i tworzą mgławicę planetarną. Każda z orbitujących planet może zostać gwałtownie zniszczona przez to kataklizmiczne wydalenie gazowe.
Następnie wszelkie ocalałe ciała zostaną poddane potężnym siłom pływowym powstającym, gdy gwiazda zapadnie się w stan super gęstego białego karła. Siły pływowe mogą wbić dowolne planety krążące na nowe orbity, a nawet całkowicie je wyrzucić z Układu Słonecznego.
Uzupełnieniem tego destrukcyjnego scenariusza są śmiertelne emisje rentgenowskie. Jeśli niektóre z orbitujących ciał zostaną zniszczone lub pozbawione materiału, materiał ten może spaść na gwiazdę, powodując, że biały karzeł emituje promieniowanie rentgenowskie. Trudno wyobrazić sobie życie, które przetrwałoby przemianę gwiazdy w białego karła, ale jeśli niektórzy to zrobiliby, promieniowanie rentgenowskie byłoby zamachem łaski. W każdym razie środowisko wokół białego karła nie jest przyjemnym miejscem.
Według tego nowego badania niektóre planety mogą przetrwać w tym śmiertelnym środowisku, jeśli są wystarczająco gęste i znajdują się w odpowiedniej odległości.
Ich przetrwanie zależy od czegoś, co trafnie nazywa się „promieniem zniszczenia”. Promień zniszczenia to „odległość od gwiazdy, w której obiekt trzymany razem tylko przez własną grawitację rozpadnie się pod wpływem sił pływowych”, zgodnie z komunikatem prasowym. Jeśli biały planeta zniszczy jakąkolwiek planetę, pierścień gruzu utworzy się w promieniu zniszczenia.
Badanie pokazuje również, że im większa jest planeta, tym mniejsze jest prawdopodobieństwo, że przetrwa nowe oddziaływania pływowe w układzie słonecznym. Mniej masywna planeta będzie zderzana przez te same siły, ale jej mniejsza masa może pozwolić jej przetrwać.
Przetrwanie dowolnej planety jest skomplikowane i zależy od wielu czynników, takich jak jej masa i położenie w stosunku do promienia zniszczenia. Ale zależy to również od lepkości planety. Jeden rodzaj egzoplanety zwanej „egzo-ziemią o niskiej lepkości” może zostać połknięty przez gwiazdę, nawet jeśli znajduje się w odległości pięciu razy większej od centrum białego karła i promienia jego zniszczenia. (Enceladus jest dobrym przykładem ciała o niskiej lepkości.)
Istnieją również „egzo-ziemie o wysokiej lepkości”, które można łatwo połknąć, jeśli znajdują się w odległości dwukrotnie większej od odległości między środkiem białego karła a promieniem jego zniszczenia. Egzo-Ziemia o wysokiej lepkości to planeta z gęstym rdzeniem złożonym w całości z cięższych pierwiastków.
Głównym autorem artykułu jest dr Dimitri Veras z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warwick. Dr Veras powiedział: „Artykuł jest jednym z pierwszych poświęconych badaniom wpływu pływów pomiędzy białymi karłami i planetami. Ten rodzaj modelowania będzie miał coraz większe znaczenie w nadchodzących latach, kiedy dodatkowe skaliste ciała zostaną odkryte w pobliżu białych karłów. ”
Dr Veras szybko wskazuje granice tych badań. Dotyczy to tylko jednorodnych planet. Oznacza to, że planety mają taką samą strukturę, a nie planeta taka jak Ziemia, z wieloma warstwami w swojej strukturze. Modelowanie planet takich jak Ziemia jest niezwykle skomplikowane.
„Nasze badanie, choć wyrafinowane pod kilkoma względami, traktuje tylko jednorodne planety skaliste, które mają spójną strukturę w całym tekście”, powiedział dr Veras. „Wielowarstwowa planeta, taka jak Ziemia, byłaby znacznie bardziej skomplikowana do obliczenia, ale badamy również wykonalność tego”.
„… Nasze badanie pokazuje, że skaliste planety mogą przetrwać interakcje pływowe z białym karłem w sposób, który popycha planety nieco na zewnątrz.”
Dr Dimitri Veras, University of Warwick.
Badanie wskazuje na złożoność wyznaczenia bezpiecznej odległości od gwiazdy białego karła. Ale zawsze będzie bezpieczna odległość. Według skalistej, jednorodnej planety powinna ona być w stanie oprzeć się pochłonięciu i przetrwać siły pływowe, jeśli znajduje się w odległości od białego karła „około jednej trzeciej odległości między Merkurego a Słońcem”, zgodnie z badaniem.
To badanie pomoże ukształtować sposób, w jaki astronomowie polują na egzoplanety wokół gwiazd białego karła. A ponieważ gwiazdy białego karła są tak obfite, przydatność badań jest gwarantowana.
„Nasze badania skłaniają astronomów do poszukiwania skalistych planet w pobliżu promienia zniszczenia białego karła - ale tuż poza nim” - powiedział dr. Dotychczasowe obserwacje koncentrowały się na tym wewnętrznym regionie, ale nasze badania pokazują, że skaliste planety mogą przetrwać pływ interakcje z białym karłem w sposób, który wypycha planety nieco na zewnątrz. ”
Dr Veras mówi, że ich badanie informuje również o poszukiwaniu egzoplanet wokół białych karłów, szukając geometrycznej sygnatury egzoplanety na dysku z resztkami. Powszechnie wiadomo, że ciała w pierścieniu gruzowym lub w dysku protoplanetarnym mogą pozostawić swój ślad w pierścieniu, sygnalizując swoją obecność odległym obserwatorom.
„Astronomowie powinni również szukać sygnatur geometrycznych w znanych dyskach ze śmieciami. Te podpisy mogą być wynikiem zaburzeń grawitacyjnych z planety, która znajduje się tuż poza promieniem zniszczenia ”, powiedział dr.„ W takich przypadkach dyski powstałyby wcześniej przez kruszenie planetoid, które okresowo zbliżają się i wchodzą w promień zniszczenia białego karła. ”
Wraz z pojawieniem się coraz potężniejszych teleskopów w Internecie w ciągu najbliższych kilku lat, a wraz z rozwojem poszukiwań egzoplanet, zespół stojący za gazetą ma nadzieję, że ich praca pomoże łowcom planet skutecznie sondować systemy białych karłów.
