Universets triste kendsgerning er, at alle stjerner til sidst vil dø. Og når de gør det, hvad sker der med deres babyer? Normalt er prognosen for planeterne omkring en døende stjerne ikke god, men en ny undersøgelse siger, at nogle faktisk kan overleve.
En gruppe astronomer har kigget nærmere på, hvad der sker, når stjerner som vores sol for eksempel bliver hvide dverge sent i deres liv. Det viser sig, at tættere planeter som Jorden overlever muligvis begivenheden. Men kun hvis de er i den rigtige afstand væk.
Denne nye forskning kommer fra astronomer i astronomi- og astrofysikgruppen ved University of Warwick. Deres papir blev offentliggjort i den månedlige meddelelse fra Royal Astronomical Society. Titlen er "Orbital afslapning og ophidselse af planeter, der er tidligt i samspil med hvide dværge."
En hvid dværg er den endelige tilstand af en stjerne, der ikke er massiv nok til at blive en neutronstjerne. I vores Mælkevej bliver omkring 97% af stjernerne hvide dværge.
”Papiret er en af de første dedikerede undersøgelser, der undersøger tidevandseffekter mellem hvide dværge og planeter.”
Dr. Dimitri Veras, University of Warwick.
Når en stjerne udtømmer sit brændstof og bliver en hvid dværg, er det ikke en mild overgang. Stjernen blæser af sine ydre lag af gasser, og de danner en planetarisk tåge. Eventuelle kredsende planeter kan voldsomt makuleres ved denne kataklysmiske gasformige udvisning.
Derefter vil ethvert overlevende legeme blive udsat for store tidevandskræfter, der oprettes, når stjernen kollapser i sin supertætte hvide dværgstilstand. Tidevandskræfterne kunne føre alle baner, der kredser rundt i nye baner, eller endda skubbe dem ud af solsystemet fuldstændigt.
Forbindelse af dette destruktive scenarie er dødbringende røntgenemissioner. Hvis nogle af de kredsende kroppe ødelægges eller strippes for materiale, kan dette materiale falde ned i stjernen, hvilket får den hvide dværg til at udsende røntgenstråler. Det er svært at forestille sig noget liv, der overlever en stjernes overgang til en hvid dværg, men hvis nogle gjorde det på en eller anden måde, ville røntgenstrålene være statskuppet. Under alle omstændigheder er miljøet omkring en hvid dværg ikke et dejligt sted at være.
Ifølge denne nye undersøgelse kan nogle planeter overleve dette dødbringende miljø, hvis de er tæt nok, og hvis de er i den rigtige afstand.
Deres overlevelse hænger sammen med noget, der rigtig kaldes 'ødelæggelsesradius.' Ødelæggelsesradiusen er "afstanden fra stjernen, hvor en genstand, der kun holdes sammen af sin egen tyngdekraft, vil opløses på grund af tidevandskræfter," ifølge en pressemeddelelse. Hvis planeter ødelægges af den hvide dværg, dannes den affaldsring inden for ødelæggelsesradiusen.
Undersøgelsen viser også, at jo mere massiv en planet er, jo mindre sandsynlig er det for at overleve de nye tidevandsinteraktioner i sit solsystem. En mindre massiv planet vil blive buffet af de samme kræfter, men dens lavere masse kan muligvis overleve.
Enhver planets overlevelse er kompliceret og afhænger af en række faktorer, f.eks. Dens masse og dens placering i forhold til ødelæggelsesradius. Men det afhænger også af en planets viskositet. En type exoplanet, der kaldes en "eks-jord med lav viskositet", kan sluges af stjernen, selvom de er inden for fem gange afstanden fra den hvide dværgs centrum og dens ødelæggelsesradius. (Enceladus er et godt eksempel på en krop med lav viskositet.)
Der er også ”ekso-jordarter med høj viskositet”, der let kan sluges, hvis de er placeret i en afstand, der er dobbelt så stor som adskillelsen mellem midten af den hvide dværg og dens ødelæggelsesradius. En exo-jord med høj viskositet er en planet med en tæt kerne, der udelukkende består af tungere elementer.
Den største forfatter af papiret er Dr. Dimitri Veras fra University of Warwicks Institut for Fysik. Dr. Veras sagde: ”Papiret er en af de først dedikerede undersøgelser, der undersøger tidevandseffekter mellem hvide dværge og planeter. Denne type modellering vil have stigende relevans i de kommende år, hvor yderligere klippekroppe sandsynligvis vil blive opdaget tæt på hvide dverge. ”
Dr. Veras er hurtig med at påpege grænserne for denne forskning. Det gælder kun for homogene planeter. Det betyder planeter, hvis struktur er den samme snarere end en planet som Jorden med flere lag i sin struktur. Modellering af planeter som Jorden er ekstremt kompliceret.
”Vores undersøgelse behandler, mens den er sofistikeret i flere henseender, kun homogene stenede planeter, der er konsistente i deres struktur i hele”, sagde Dr. Veras. ”En flerlagsplanet som Jorden ville være markant mere kompliceret at beregne, men vi undersøger muligheden for at gøre det også.”
”... vores undersøgelse viser, at klippestruder kan overleve tidevandsinteraktioner med den hvide dværg på en måde, der skubber planeterne lidt udad.”
Dr. Dimitri Veras, University of Warwick.
Undersøgelsen påpeger kompleksiteten ved at bestemme en sikker afstand fra en hvid dværgstjerne. Men der vil altid være en sikker afstand. For en stenet, homogen planet burde den være i stand til at modstå opsvulmning og overleve tidevandskræfterne, hvis den er placeret i en afstand fra den hvide dværg "omkring en tredjedel af afstanden mellem Merkur og solen" ifølge undersøgelsen.
Denne undersøgelse vil hjælpe med at forme, hvordan astronomer jager efter eksoplaneter omkring hvide dværgstjerner. Og da hvide dværgstjerner er så rigelige, garanteres undersøgelsens nytteværdi.
”Vores undersøgelse beder astronomer om at kigge efter stenede planeter tæt på - men lige uden for - ødelæggelsesradius for den hvide dværg,” sagde Dr. Indtil videre har observationer fokuseret på denne indre region, men vores undersøgelse viser, at klippestruder kan overleve tidevand interaktion med den hvide dværg på en måde, der skubber planeterne lidt udad. ”
Dr. Veras fortæller, at deres undersøgelse også informerer søgningen efter eksoplaneter omkring hvide dværge ved at lede efter en exoplanets geometriske signatur på affaldsskiven. Det er et velkendt faktum, at kroppe i en affaldsring eller i en protoplanetær skive kan efterlade deres præg i ringen og signalere deres tilstedeværelse for fjerne observatører.
”Astronomer skal også kigge efter geometriske signaturer på kendte affaldsskiver. Disse underskrifter kan være et resultat af tyngdepunktforstyrrelser fra en planet, der ligger lige uden for ødelæggelsesradiusen, ”sagde Dr.” I disse tilfælde ville skiverne være blevet dannet tidligere ved knusing af asteroider, som periodisk nærmer sig og kommer ind i ødelæggelsesradiusen af den hvide dværg. ”
Med kraftigere teleskoper, der kommer online i de næste par år, og med søgningen efter eksoplaneter, der springer op, håber teamet bag papiret, at deres arbejde vil hjælpe planetjægere med at undersøge hvide dværgsystemer med succes.
