Surullinen tosiasia universumista on, että kaikki tähdet kuolevat lopulta. Ja kun he tekevät, mitä heidän vauvoilleen tapahtuu? Yleensä ennuste kuolevan tähden ympärillä olevista planeetoista ei ole hyvä, mutta uusi tutkimus sanoo, että jotkut saattavat itse asiassa selviytyä.
Ryhmä tähtitieteilijöitä on tutkinut tarkemmin, mitä tapahtuu, kun tähdistä, kuten esimerkiksi Auringostamme, tulee valkoisia kääpiöitä elämänsä myöhään. Kuten käy ilmi, tiheämmät planeetat, kuten Maa, saattavat selviytyä tapahtumasta. Mutta vain, jos ne ovat oikean etäisyyden päässä.
Tämä uusi tutkimus on peräisin Warwickin yliopiston Astronomy and Astrophysics Groupin tähtitieteilijöiltä. Heidän artikkelinsa julkaistiin Royal Astronomical Societyn kuukausitiedotteet . Otsikko on 'Valkoisten kääpiöiden kanssa vuorovaikutuksessa vuorovaikutuksessa olevien planeettojen kiertoradan rentoutuminen ja virittäminen'.
TO valkoinen kääpiö on sellaisen tähden lopullinen tila, joka ei ole tarpeeksi massiivinen tullakseen neutronitähdeksi. Linnunradallamme noin 97 prosentista tähdistä tulee valkoisia kääpiöitä.
Tri Dimitri Veras, Warwickin yliopisto.
'Paperi on yksi ensimmäisistä tutkimuksista, joissa tutkitaan valkoisten kääpiöiden ja planeettojen välisiä vuorovesivaikutuksia.'
Kun tähti kuluttaa polttoaineensa loppuun ja muuttuu valkoiseksi kääpiöksi, se ei ole lempeä siirtymä. Tähti puhaltaa pois uloimmat kaasukerrokset ja ne muodostavat a planetaarinen sumu . Kaikki kiertävät planeetat voivat murskata rajusti tämän kataklysmisen kaasumaisen karkotuksen takia.
Sen jälkeen kaikki eloonjääneet kappaleet ovat alttiina massiivisille vuorovesivoimille, jotka syntyvät, kun tähti romahtaa supertiheäksi valkoisen kääpiön tilaan. Vuorovesivoimat voivat ajaa kaikki kiertävät planeetat uusille kiertoradoille tai jopa heittää ne kokonaan pois aurinkokunnasta.
Tämän tuhoisan skenaarion yhdistävät tappavat röntgensäteilyt. Jos jotkut kiertävistä kappaleista tuhoutuvat tai niistä irtoaa materiaalia, materiaali voi pudota tähden sisään, jolloin valkoinen kääpiö lähettää röntgensäteitä. On vaikea kuvitella, että yksikään elämä selviäisi tähden siirtymisestä valkoiseksi kääpiöksi, mutta jos jotkut selviäisivät, röntgensäteet olisivat vallankaappaus. Joka tapauksessa ympäristö valkoisen kääpiön ympärillä ei ole mukava paikka olla.
Tämän uuden tutkimuksen mukaan jotkut planeetat voivat selviytyä tästä tappavasta ympäristöstä, jos ne ovat tarpeeksi tiheitä ja jos ne ovat oikealla etäisyydellä.
Heidän selviytymisensä riippuu jostain, jota kutsutaan osuvasti 'tuhosäteeksi'. Tuhosäde on 'etäisyys tähdestä, jossa vain oman painovoimansa pitämä esine hajoaa vuorovesivoimien vaikutuksesta'. Lehdistötiedote . Jos valkoinen kääpiö tuhoaa planeettoja, tämä roskarengas muodostuu tuhoutumissäteen sisälle.
Taiteilijan näkemys kivisestä ja vettä sisältävästä asteroidista, jota valkoisen kääpiötähden GD 61 voimakas painovoima repii osiin. Luotto: Mark A. Garlick, space-art.co.uk, Warwickin yliopisto ja Cambridgen yliopisto
Tutkimus osoittaa myös, että mitä massiivisempi planeetta on, sitä epätodennäköisemmin se selviytyy aurinkokuntansa uusista vuorovesivuorovaikutuksista. Vähemmän massiivinen planeetta iskee samat voimat, mutta sen pienempi massa saattaa antaa sen selviytyä.
Minkä tahansa planeetan selviytyminen on monimutkaista ja riippuu useista tekijöistä, kuten sen massasta ja sijainnista suhteessa tuhoutumissäteeseen. Mutta se riippuu myös planeetan viskositeetista. Tähti voi niellä yhden tyyppisen eksoplaneetan, jota kutsutaan 'matalan viskositeetin ekso-Maaksi', vaikka ne olisivat viisinkertaisella etäisyydellä valkoisen kääpiön keskustasta ja sen tuhoutumissäteestä. ( Enceladus on hyvä esimerkki alhaisen viskositeetin rungosta.)
On myös 'korkean viskositeetin omaavia ekso-maita', jotka voidaan helposti niellä, jos ne sijaitsevat kaksi kertaa valkoisen kääpiön keskustan ja sen tuhoutumissäteen etäisyydellä. Korkeaviskoosinen eksomaa on planeetta, jonka tiheä ydin koostuu kokonaan raskaammista alkuaineista.
Johtava kirjoittaja on tohtori Dimitri Veras Warwickin yliopiston fysiikan laitokselta. Dr. Veras sanoi: 'Paperi on yksi ensimmäisistä tutkimuksista, joissa tutkitaan valkoisten kääpiöiden ja planeettojen välisiä vuorovesivaikutuksia. Tämän tyyppinen mallinnus tulee olemaan yhä tärkeämpi tulevina vuosina, kun valkoisten kääpiöiden läheltä todennäköisesti löydetään lisää kivikappaleita.'
Tohtori Veras huomauttaa nopeasti tämän tutkimuksen rajat. Se koskee vain homogeenisia planeettoja. Tämä tarkoittaa planeettoja, joiden rakenne on sama, eikä Maan kaltaista planeettaa, jonka rakenteessa on useita kerroksia. Maan kaltaisten planeettojen mallintaminen on erittäin monimutkaista.
Tässä tutkimuksessa ei mallinnettu maapallon kaltaisia monikerroksisia planeettoja. Kuvan luotto: Kelvinsong – Oma työ, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23966175
'Vaikka tutkimuksemme on monilta osin kehittynyt, se käsittelee vain homogeenisia kiviplaneettoja, jotka ovat rakenteeltaan yhdenmukaisia kaikkialla', sanoi tohtori Veras. 'Monikerroksisen planeetan, kuten Maan, laskeminen olisi huomattavasti monimutkaisempaa, mutta tutkimme myös sen toteuttamiskelpoisuutta.'
Tri Dimitri Veras, Warwickin yliopisto.
'…tutkimuksemme osoittaa, että kiviplaneetat voivat selviytyä vuorovesivuorovaikutuksista valkoisen kääpiön kanssa tavalla, joka työntää planeettoja hieman ulospäin.'
Tutkimus osoittaa, kuinka monimutkainen on määrittää turvallinen etäisyys valkoisesta kääpiötähdestä. Mutta aina on turvaetäisyys. Kivisellä, homogeenisella planeetalla sen pitäisi kyetä vastustamaan nielaista ja selviytymään vuorovesivoimista, jos se sijaitsee etäisyyden päässä valkoisesta kääpiöstä, joka on 'noin kolmasosa Merkuriuksen ja Auringon välisestä etäisyydestä'.
Tämä tutkimus auttaa muokkaamaan sitä, miten tähtitieteilijät metsästävät eksoplaneettoja valkoisten kääpiötähtien ympäriltä. Ja koska valkoisia kääpiötähtiä on niin paljon, tutkimusten hyödyllisyys on taattu.
'Tutkimuksemme saa tähtitieteilijät etsimään kiviplaneettoja lähellä valkoisen kääpiön tuhoutumissäteitä - mutta vain sen ulkopuolelta', tohtori Veras sanoi. Toistaiseksi havainnot ovat keskittyneet tälle sisäalueelle, mutta tutkimuksemme osoittaa, että kiviplaneetat voivat selviytyä vuorovesivuorovaikutuksista valkoisen kääpiön kanssa tavalla, joka työntää planeettoja hieman ulospäin.
Taiteilijan vaikutelma materiaalilevystä valkoisen kääpiötähden ympärillä. Selviytyneet planeetat jättäisivät allekirjoituksen levylle. Kuvan luotto: Gemini Observatory
Tohtori Veras sanoo, että heidän tutkimuksensa auttaa myös etsimään eksoplaneettoja valkoisten kääpiöiden ympäriltä etsimällä eksoplaneetan geometrista merkintää roskakiekkosta. On hyvin tunnettu tosiasia, että roskarenkaassa tai protoplanetaarisessa kiekossa olevat kappaleet voivat jättää jälkensä renkaaseen ja ilmoittaa läsnäolostaan kaukaisille tarkkailijoille.
'Astronomien tulisi myös etsiä geometrisiä merkkejä tunnetuista roskalevyistä. Nämä allekirjoitukset voivat olla seurausta gravitaatiohäiriöistä planeetalta, joka sijaitsee juuri tuhoasäteen ulkopuolella', sanoi tohtori Veras. 'Näissä tapauksissa kiekot olisivat muodostuneet aikaisemmin asteroidien murskaantuessa, jotka ajoittain lähestyvät ja tulevat valkoisen kääpiön tuhoutumissäteeseen.'
Tehokkaampien teleskooppien tullessa verkkoon lähivuosina ja eksoplaneettojen etsinnän lisääntyessä lehden takana oleva tiimi toivoo, että heidän työnsä auttaa planeetanmetsästäjiä tutkimaan valkoisten kääpiöiden järjestelmiä onnistuneesti.