Skalni planeti, ki krožijo okoli zvezd Belih pritlikavk, bi lahko bili popolna mesta za iskanje življenja
Nekateri zelo zmogljivi teleskopi bodo videli prvo luč v bližnji prihodnosti. Eden izmed njih je dolgo pričakovani vesoljski teleskop James Webb (JWST). Ena od vlog JWST – in tudi vloga drugih prihajajočih »obsegov – je iskanje biopodpisov v atmosferah eksoplanetov. Zdaj nova študija kaže, da bi nam lahko iskanje teh bioloških podpisov na eksoplanetih, ki krožijo okoli zvezd belih pritlikavk, dalo najboljšo možnost, da jih najdemo.
Novi dokument ima naslov » Spektri visoke ločljivosti in biosignature Zemlji podobnih planetov, ki prehajajo bele palčke .” Glavni avtor je Thea Kozakis, doktorska kandidatka na Inštitutu Carl Sagan Univerze Cornell. Študija je objavljena v Astrophysical Journal Letters .
'Pokažemo, kakšni bi lahko bili spektralni prstni odtisi in na kaj lahko pazijo prihodnji vesoljski in veliki zemeljski teleskopi.'
Thea Kozakis, glavna avtorica, Univerza Cornell
Beli palčki so zanimive zvezde, zlasti ko gre za lov na planete, podobne Zemlji. Čeprav se štejejo za zvezdne ostanke - kar pomeni, da so prenehali z fuzijo - še vedno sijejo. Pravzaprav lahko beli palčki ostanejo stabilni milijarde let, potem ko so prenehali združevati elemente. Milijarde let oddajajo svojo shranjeno toplotno energijo in segrevajo vse bližnje planete. To pomeni, da ima vsako življenje na planetih, ki krožijo okoli njih, stabilnost in se z njim ni treba ukvarjati smrtonosno gorenje ali drugih nevarnih okoliščinah.
Umetnikova ilustracija hipotetičnega eksoplaneta, ki kroži okoli rdečega palčka. Rdeči palčki so nagnjeni k intenzivnemu žarenju in bi otežili preživetje življenja na eksoplanetih, ki so blizu orbiti. Zasluge za sliko: NASA/ESA/G. slanina (STScI)
Beli palčki so tudi majhni, kar pomeni, da se teleskopom ni treba spopadati z ogromno sijočo kroglo, ko poskušajo preučevati planete poleg palčkov.
Zdaj je skupina znanstvenikov pripravila nekakšen komplet orodij, ki bo vesoljskim teleskopom in zemeljskim teleskopom pomagala iskati znake življenja na planetih okoli belih palčkov. V sporočilu za javnost ga imenujejo 'vodnik spektralnega polja za te skalnate svetove.'
'Pokažemo, kakšni bi lahko bili spektralni prstni odtisi in na kaj lahko pazijo prihodnji vesoljski in veliki zemeljski teleskopi,' je dejala Thea Kozakis v sporočilu za javnost.
Soncu podobne zvezde so lahko tako svetle, da je težko zaznati planete, ki krožijo okoli njih. Ko planet preide pred svojo zvezdo in ko je ta tranzit med nami in zvezdo, jih imajo vesoljska plovila, kot sta Kepler in TESS, možnost zaznati. Obstaja nekaj težav s tranzitno metodo, vendar je bil to naš najuspešnejši način iskanja eksoplanetov. Do danes je na tisoče potrjenih eksoplanetov.
'Objava tovrstnega vodnika omogoča opazovalcem, da vedo, kaj iskati.'
Thea Kozakis, glavna avtorica, Univerza Cornell
Beli škrat predstavlja svoje izzive, ko gre za odkrivanje planetov. Čeprav niso tako velike kot zvezda glavnega zaporedja in zato niso tako svetle, njihova majhna velikost predstavlja še en problem. S tako majhno matično zvezdo je še težje videti tranzit planeta, ki kroži. Prav tako je manj verjetno, da bo med nami in majhno zvezdo prešel planet.
Vendar jih je še vedno mogoče zaznati.
Odkrivanje stvari okoli belih palčkov je precej nov razvoj v astronomiji. Pred kratkim so astronomi prvič opazili diske naplavin okoli belih palčkov. Leta 2015 je skupina astronomov našli vsaj enega razpadajočega planetezimala kroži okoli belega pritlikavka. V letu 2019 druga študija predstavili dokaze za planete, ki krožijo okoli belega pritlikavka. drugega študija iz leta 2019 predstavila dokaze, da obstaja približno 1 od 10.000 »spektroskopsko zaznavnih planetov velikanov v tesnih orbitah okoli belih pritlikavk«.
Toda v resnici ne bomo vedeli, koliko jih je, dokler jih ne bomo bolje zaznali. Decembra 2019 so astronomi odkrili a Planet v velikosti Neptuna, ki kroži okoli belega pritlikavka , čeprav je v tem primeru škrat počasi uničeval planet.
Astronomi so odkrili belo pritlikavko zvezdo, za katero se zdi, da jo obdaja okrnjen plinski disk. Disk je verjetno nastal iz plinskega planeta, ki ga je raztrgala njegova gravitacija. Zasluge za sliko: Univerza Warwick.
Astronomi bodo verjetno našli vse več planetov, ki krožijo okoli zvezd belih pritlikavk. Nekateri od njih bodo podobni Zemlji. In ko jih najdejo, bodo želeli preiskati ozračje za znake življenja. Tu nastopi Kozakisova nova študija.
'Skalni planeti okoli belih pritlikavk so zanimivi kandidati za karakterizacijo, ker njihovi gostitelji niso veliko večji od planetov velikosti Zemlje,' je dejal Lisa Kaltenegger , izredni profesor astronomije na Visoki šoli za umetnost in znanost in direktor inštituta Carl Sagan.
'Upamo in iščemo takšen tranzit,' je dejal Kozakis. »Če opazujemo tranzit takšne vrste planeta, lahko znanstveniki ugotovijo, kaj je v njegovi atmosferi, se vrnejo na ta dokument, ga primerjajo s spektralnimi prstnimi odtisi in poiščejo znake življenja. Objava tovrstnega vodnika omogoča opazovalcem, da vedo, kaj iskati.'
Ta slika iz študije prikazuje nekaj spektrov v kompletu orodij. Vsako od šestih polj predstavlja spektre za različne elemente v ozračju planeta in tudi prikazuje, kako bi vsak izgledal okoli belega pritlikavka različne starosti in temperature. Zasluge za sliko: Kozakis et al, 2020.
Beli palčki se sčasoma ohladijo. Traja veliko časa, vendar bodo sčasoma postali črni palčki in sploh ne bodo oddajali toplote. Da bi upoštevali različne temperature in barve belih pritlikavk, ko se razvijajo, je par raziskovalcev zgradil svoj vodnik spektra okoli treh temperatur. Pišejo: 'Da bi raziskali evolucijo planetov WD med hlajenjem njihovega gostitelja, modeliramo fotokemijo in podnebje takšnih planetov z uporabo spektralnih modelov WD, opisanih v Saumon et al. (2014) za gostitelje WD pri 6.000, 5.000 in 4.000 K.«
'Želeli smo vedeti, ali bi nam svetloba belega pritlikavca - davno mrtve zvezde - omogočila, da opazimo življenje v atmosferi planeta, če bi bilo tam,' je dejal Kaltenegger. Ustvarili so tudi spektralne modele za različne atmosfere.
Ta študija se osredotoča na spektralne biosignature, ki jih ustvarijo metan, dušikov oksid in ozon. Njihovo odkrivanje pa ni tako preprosto. Obstajajo lažni pozitivni rezultati, s katerimi se je treba soočiti. Kljub temu ta študija '...razširja znanstvene baze podatkov za iskanje spektralnih znakov življenja na eksoplanetih ...', kot piše v sporočilu za javnost.
Še vedno pa obstaja nekaj obsežnih vprašanj, povezanih s potencialnim življenjem na planetih, ki krožijo okoli belih palčkov.
Preden zvezda postane beli škrat, gre skozi fazo rdečega velikana. Zvezda izgubi toliko mase, da se ne more zadržati in se razširi. Naše Sonce bo šlo skozi to, in ko se bo razširilo, bo porabilo Merkur, Venero in morda celo Zemljo. Življenje verjetno ne bi preživelo te burne spremembe. Torej bi lahko res obstajalo življenje na planetu, podobnem Zemlji, ki kroži okoli belega pritlikavka?
Obstaja veliko belih pritlikavk, a bi lahko podpirali življenje? To je umetnikov vtis belega pritlikave (izgorele) zvezde, ki nabira skalne ostanke, ki jih je pustil za seboj preživeli planetarni sistem zvezde. Opazil ga je Hubble v zvezdni kopici Hyades. Spodaj desno je mogoče videti asteroid, ki pada proti Saturnu podobnemu prašnemu disku, ki obdaja mrtvo zvezdo. Zasluge: NASA, ESA in G. Bacon (STScI)
Nihče ne ve. Planeti se lahko selijo in možno je, da bi planet preživel prehod svoje zvezde iz glavnega zaporedja v belega pritlikavka. Ali pa je celo možno, da bi se življenje na planetu lahko začelo znova, ko bo njegova gostiteljska zvezda postala beli škrat. Navsezadnje so beli palčki zelo stabilni in dolgoživi.
'Če bi našli znake življenja na planetih, ki krožijo pod svetlobo davno mrtvih zvezd,' je dejal Kaltenegger, 'bi bilo naslednje zanimivo vprašanje, ali je življenje preživelo smrt zvezde ali se je začelo znova - druga geneza, če hočete .”
Več:
- Izjava za javnost: Že davno mrtve zvezde lahko dajo namige za življenje v vesolju
- Raziskovalna naloga: Spektri visoke ločljivosti in biosignature Zemlji podobnih planetov, ki prehajajo bele palčke
- Vesolje danes: Planet v velikosti Neptuna, ki kroži okoli mrtve zvezde bele pritlikavke. Tukaj je nori del, planet je 4-krat večji od zvezde