Stjenoviti planeti koji kruže oko zvijezda bijelih patuljaka mogli bi biti savršena mjesta za traženje života
Neki vrlo moćni teleskopi vidjet će prvo svjetlo u bliskoj budućnosti. Jedan od njih je dugoočekivani svemirski teleskop James Webb (JWST). Jedna od uloga JWST-a - kao i uloga ostalih nadolazećih 'scopea također - je tražiti biosignature u atmosferama egzoplaneta. Sada nova studija pokazuje da bi nam pronalaženje tih biosignatura na egzoplanetima koji kruže oko zvijezda bijelih patuljaka moglo dati najbolju priliku da ih pronađemo.
Novi rad nosi naslov “ Spektri visoke razlučivosti i biosignature planeta sličnih Zemlji koji prolaze bijelim patuljcima .” Glavni autor je Thea Kozakis, doktorantica na Institutu Carl Sagan Sveučilišta Cornell. Studija je objavljena u Astrophysical Journal Letters .
'Pokazujemo što bi mogli biti spektralni otisci prstiju i na što mogu paziti nadolazeći svemirski i veliki zemaljski teleskopi.'
Thea Kozakis, glavna autorica, Sveučilište Cornell
Bijeli patuljci su intrigantne zvijezde, posebno kada je u pitanju lov na planete nalik Zemlji. Iako se smatraju zvjezdanim ostacima - što znači da su se prestali fuzirati - još uvijek sjaje. Zapravo, bijeli patuljci mogu ostati stabilni milijardama godina nakon što su prestali spajati elemente. Milijardama godina emitiraju svoju pohranjenu toplinsku energiju, zagrijavajući sve obližnje planete. To znači da svaki život na planetima koji kruže oko njih ima stabilnost i da se s njim neće morati nositi smrtonosno bljesak ili druge opasne okolnosti.
Umjetnička ilustracija hipotetičkog egzoplaneta koji kruži oko crvenog patuljka. Crveni patuljci skloni su intenzivnom paljenju i otežali bi opstanak života na egzoplanetima u bliskoj orbiti. Zasluge za sliku: NASA/ESA/G. slanina (STScI)
Bijeli patuljci su također mali, što znači da se teleskopi ne moraju boriti s ogromnom sjajnom sferom kada pokušavaju proučavati planete pored patuljaka.
Sada je tim znanstvenika smislio svojevrsni alat koji će pomoći svemirskim teleskopima i zemaljskim teleskopima da traže znakove života na planetima oko bijelih patuljaka. U priopćenju za tisak naziva se 'vodičem spektralnog polja za ove stjenovite svjetove'.
'Pokazujemo kakvi bi spektralni otisci prstiju mogli biti i na što mogu paziti budući svemirski i veliki zemaljski teleskopi', rekla je Thea Kozakis u priopćenju za javnost.
Zvijezde nalik Suncu mogu biti toliko svijetle da je teško otkriti planete koji kruže oko njih. Kada planet prolazi ispred svoje zvijezde, i kada je taj tranzit između nas i zvijezde, tada ih letjelice poput Keplera i TESS-a imaju priliku otkriti. Postoje neki problemi s tranzitnom metodom, ali to je bio naš najuspješniji način pronalaženja egzoplaneta. Do danas postoje tisuće potvrđenih egzoplaneta.
'Objavljivanje ovakvog vodiča omogućuje promatračima da znaju što tražiti.'
Thea Kozakis, glavna autorica, Sveučilište Cornell
Bijeli patuljak predstavlja vlastite izazove kada je u pitanju otkrivanje planeta. Iako nisu tako velike kao zvijezde glavne sekvence, pa stoga nisu ni tako svijetle, njihova mala veličina predstavlja još jedan problem. S tako malom roditeljskom zvijezdom još je teže vidjeti tranzit planeta u orbiti. Također je manje vjerojatno da će planet proći između nas i male zvijezde.
Ali još uvijek ih je moguće otkriti.
Otkrivanje stvari oko bijelih patuljaka prilično je nov razvoj u astronomiji. Nedavno su astronomi po prvi put promatrali diskove krhotina oko bijelih patuljaka. 2015. tim astronoma pronašao barem jedan planetezimal koji se raspada kruži oko bijelog patuljka. U 2019. druga studija predstavio dokaze za planete koji kruže oko bijelog patuljka. Još studija iz 2019 predstavio je dokaze da postoji oko 1 od 10 000 “spektroskopski uočljivih divovskih planeta u bliskim orbitama oko bijelih patuljaka”.
Ali zapravo nećemo znati koliko ih ima dok ne budemo bolji u otkrivanju. U prosincu 2019. astronomi su pronašli a Planet veličine Neptuna koji kruži oko bijelog patuljka , iako je u tom slučaju patuljak polako uništavao planet.
Astronomi su pronašli zvijezdu bijelog patuljka za koju se čini da je okružena skraćenim diskom plina. Disk je vjerojatno nastao od plinovitog planeta kojeg je raspala njegova gravitacija. Zasluge za sliku: Sveučilište Warwick.
Astronomi će vjerojatno pronaći sve više planeta koji kruže oko zvijezda bijelih patuljaka. Neki od njih bit će slični Zemlji. A kada ih pronađu, htjet će ispitati atmosferu u potrazi za znakovima života. Tu dolazi Kozakisova nova studija.
'Stjenoviti planeti oko bijelih patuljaka intrigantni su kandidati za karakterizaciju jer njihovi domaćini nisu mnogo veći od planeta veličine Zemlje', rekao je Lisa Kaltenegger , izvanredni profesor astronomije na Visokoj školi za umjetnost i znanost i ravnatelj Instituta Carl Sagan.
'Nadamo se i tražimo takvu vrstu tranzita', rekao je Kozakis. “Ako promatramo tranzit takve vrste planeta, znanstvenici mogu saznati što se nalazi u njegovoj atmosferi, vratiti se na ovaj rad, usporediti ga sa spektralnim otiscima prstiju i potražiti znakove života. Objavljivanje ovakvog vodiča omogućuje promatračima da znaju što tražiti.”
Ova slika iz studije prikazuje neke od spektra u kompletu alata. Svaki od šest okvira predstavlja spektre za različite elemente u atmosferi planeta, a također pokazuje kako bi svaki od njih izgledao oko bijelog patuljka različite starosti i temperature. Zasluge za sliku: Kozakis et al, 2020.
Bijeli patuljci se na kraju ohlade. Potrebno je dosta vremena, ali na kraju će postati crni patuljci i uopće ne emitiraju toplinu. Kako bi uzeli u obzir različite temperature i boje bijelih patuljaka kako se razvijaju, par istraživača je izgradio svoj vodič za spektre oko tri temperature. Oni pišu: “Da bismo istražili evoluciju WD planeta tijekom hlađenja domaćina, modeliramo fotokemiju i klimu takvih planeta koristeći WD spektralne modele opisane u Saumon et al. (2014.) za WD hostove na 6.000, 5.000 i 4.000 K.”
'Željeli smo znati hoće li nam svjetlost bijelog patuljka - davno mrtve zvijezde - omogućiti da uočimo život u atmosferi planeta da je tamo', rekao je Kaltenegger. Također su stvorili spektralne modele za različite atmosfere.
Ova se studija usredotočuje na spektralne biosignature koje stvaraju metan, dušikov oksid i ozon. Međutim, njihovo otkrivanje nije tako jednostavno. Postoje lažni pozitivni rezultati s kojima se treba boriti. Ipak, ova studija '...proširuje znanstvene baze podataka za pronalaženje spektralnih znakova života na egzoplanetima...', kako stoji u priopćenju za javnost.
Ali još uvijek postoje neka sveobuhvatna pitanja povezana s potencijalnim životom na planetima koji kruže oko bijelih patuljaka.
Prije nego što zvijezda postane bijeli patuljak, prolazi kroz fazu crvenog diva. Zvijezda gubi toliko mase da se ne može zadržati i širi se. Naše vlastito Sunce će proći kroz to, a kada se proširi, progutat će Merkur, Veneru, a možda čak i Zemlju. Život vjerojatno ne bi preživio ovu burnu promjenu. Dakle, može li doista postojati život na planetu sličnom Zemlji koji kruži oko bijelog patuljka?
Ima puno bijelih patuljaka, ali mogu li oni podržavati život? Ovo je umjetnički dojam bijele patuljaste (izgorjele) zvijezde koja nakuplja kamene krhotine koje je za sobom ostavio preživjeli planetarni sustav zvijezde. Promatrao ga je Hubble u zvjezdanom jatu Hyades. U donjem desnom kutu može se vidjeti asteroid kako pada prema disku prašine nalik Saturnu koji okružuje mrtvu zvijezdu. Zasluge: NASA, ESA i G. Bacon (STScI)
Nitko ne zna. Planeti mogu migrirati i moguće je da bi planet mogao preživjeti prijelaz svoje zvijezde iz glavnog niza u bijelog patuljka. Ili je čak moguće da bi život mogao ponovno početi na planetu nakon što njegova zvijezda domaćin postane bijeli patuljak. Uostalom, bijeli patuljci su vrlo stabilni i dugovječni.
“Ako bismo pronašli znakove života na planetima koji kruže pod svjetlom davno mrtvih zvijezda”, rekao je Kaltenegger, “sljedeće intrigantno pitanje bilo bi je li život preživio smrt zvijezde ili je počeo ispočetka – druga geneza, ako hoćete .”
Više:
- Priopćenje za javnost: Davno mrtve zvijezde mogu dati tragove za život u kozmosu
- Znanstveni rad: Spektri visoke razlučivosti i biosignature planeta sličnih Zemlji koji prolaze bijelim patuljcima
- Svemir danas: Planet veličine Neptuna pronađen u orbiti oko mrtve zvijezde bijelog patuljka. Evo ludog dijela, planet je 4 puta veći od zvijezde