Die traurige Tatsache des Universums ist, dass alle Sterne irgendwann sterben werden. Und wenn ja, was passiert mit ihren Babys? Normalerweise ist die Prognose für die Planeten um einen sterbenden Stern nicht gut, aber eine neue Studie besagt, dass einige tatsächlich überleben könnten.
Eine Gruppe von Astronomen hat sich genauer angesehen, was passiert, wenn Sterne, wie zum Beispiel unsere Sonne, spät in ihrem Leben zu weißen Zwergen werden. Wie sich herausstellt, könnten dichtere Planeten wie die Erde das Ereignis überleben. Aber nur, wenn sie in der richtigen Entfernung sind.
Diese neue Forschung stammt von Astronomen der Astronomy and Astrophysics Group der University of Warwick. Ihr Artikel wurde in den Monthly Notices der Royal Astronomical Society veröffentlicht. Der Titel lautet „Orbitalentspannung und Erregung von Planeten, die mit weißen Zwergen interagieren.“
Ein weißer Zwerg ist der Endzustand eines Sterns, der nicht massereich genug ist, um ein Neutronenstern zu werden. In unserer Milchstraße werden etwa 97% der Sterne zu weißen Zwergen.
"Das Papier ist eine der ersten speziellen Studien, die Gezeiteneffekte zwischen weißen Zwergen und Planeten untersuchen."
Dr. Dimitri Veras, Universität Warwick.
Wenn ein Stern seinen Treibstoff erschöpft und zu einem weißen Zwerg wird, ist dies kein sanfter Übergang. Der Stern bläst seine äußeren Gasschichten ab und sie bilden einen planetarischen Nebel. Alle umlaufenden Planeten können durch diesen katastrophalen Gasausstoß gewaltsam zerstört werden.
Danach werden alle überlebenden Körper massiven Gezeitenkräften ausgesetzt sein, die entstehen, wenn der Stern in seinen superdichten Zustand des weißen Zwergs zusammenbricht. Die Gezeitenkräfte könnten alle umlaufenden Planeten in neue Umlaufbahnen treiben oder sie sogar vollständig aus dem Sonnensystem ausstoßen.
Dieses zerstörerische Szenario wird durch tödliche Röntgenemissionen verschärft. Wenn einige der umlaufenden Körper zerstört oder von Material befreit werden, kann dieses Material in den Stern fallen und den weißen Zwerg dazu veranlassen, Röntgenstrahlen zu emittieren. Es ist schwer vorstellbar, dass ein Leben den Übergang eines Sterns zu einem weißen Zwerg überlebt, aber wenn einige es irgendwie tun würden, wären die Röntgenstrahlen der Gnadenstoß. In jedem Fall ist die Umgebung eines Weißen Zwergs kein schöner Ort.
Laut dieser neuen Studie können einige Planeten diese tödliche Umgebung überleben, wenn sie dicht genug sind und sich in der richtigen Entfernung befinden.
Ihr Überleben hängt von etwas ab, das treffend als "Zerstörungsradius" bezeichnet wird. Der Zerstörungsradius ist "die Entfernung vom Stern, in der sich ein Objekt, das nur durch seine eigene Schwerkraft zusammengehalten wird, aufgrund von Gezeitenkräften auflöst", heißt es in einer Pressemitteilung. Wenn Planeten vom Weißen Zwerg zerstört werden, bildet sich dieser Trümmerring innerhalb des Zerstörungsradius.
Die Studie zeigt auch, dass je massereicher ein Planet ist, desto weniger wahrscheinlich ist es, dass er die neuen Gezeitenwechselwirkungen in seinem Sonnensystem überlebt. Ein weniger massereicher Planet wird von denselben Kräften getroffen, aber seine geringere Masse kann ihm das Überleben ermöglichen.
Das Überleben eines Planeten ist kompliziert und hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie seiner Masse und seiner Position im Verhältnis zum Zerstörungsradius. Es hängt aber auch von der Viskosität eines Planeten ab. Eine Art von Exoplaneten, die als "niedrigviskose Exo-Erde" bezeichnet wird, kann vom Stern verschluckt werden, selbst wenn sie sich innerhalb des fünffachen Abstands vom Zentrum des Weißen Zwergs und seinem Zerstörungsradius befinden. (Enceladus ist ein gutes Beispiel für einen Körper mit niedriger Viskosität.)
Es gibt auch "hochviskose Exo-Erden", die leicht verschluckt werden können, wenn sie sich in einem Abstand befinden, der doppelt so groß ist wie der Abstand zwischen dem Zentrum des Weißen Zwergs und seinem Zerstörungsradius. Eine hochviskose Exo-Erde ist ein Planet mit einem dichten Kern, der vollständig aus schwereren Elementen besteht.
Der Hauptautor des Papiers ist Dr. Dimitri Veras vom Institut für Physik der Universität Warwick. Dr. Veras sagte: „Das Papier ist eine der ersten speziellen Studien, die Gezeiteneffekte zwischen weißen Zwergen und Planeten untersuchen. Diese Art der Modellierung wird in den kommenden Jahren zunehmend an Bedeutung gewinnen, wenn in der Nähe von Weißen Zwergen wahrscheinlich weitere Felskörper entdeckt werden. “
Dr. Veras weist schnell auf die Grenzen dieser Forschung hin. Dies gilt nur für homogene Planeten. Das bedeutet, dass Planeten, deren Struktur dieselbe ist, und nicht ein Planet wie die Erde, mit mehreren Schichten in seiner Struktur. Das Modellieren von Planeten wie der Erde ist äußerst kompliziert.
"Unsere Studie ist zwar in mehrfacher Hinsicht anspruchsvoll, behandelt jedoch nur homogene felsige Planeten, deren Struktur durchgehend konsistent ist", sagte Dr. Veras. "Ein mehrschichtiger Planet wie die Erde wäre wesentlich komplizierter zu berechnen, aber wir untersuchen auch die Machbarkeit."
"... unsere Studie zeigt, dass felsige Planeten Gezeitenwechselwirkungen mit dem Weißen Zwerg auf eine Weise überleben können, die die Planeten leicht nach außen drückt."
Dr. Dimitri Veras, Universität Warwick.
Die Studie zeigt die Komplexität der Bestimmung eines sicheren Abstands von einem weißen Zwergstern auf. Aber es wird immer einen sicheren Abstand geben. Für einen felsigen, homogenen Planeten sollte er in der Lage sein, der Verschlingung zu widerstehen und die Gezeitenkräfte zu überleben, wenn er sich in einer Entfernung vom weißen Zwerg von „etwa einem Drittel der Entfernung zwischen Merkur und Sonne“ befindet, so die Studie.
Diese Studie wird dazu beitragen, wie Astronomen um weiße Zwergsterne nach Exoplaneten suchen. Und da es so viele weiße Zwergsterne gibt, ist die Nützlichkeit des Studiums garantiert.
"Unsere Studie veranlasst Astronomen, nach felsigen Planeten in der Nähe - aber außerhalb - des Zerstörungsradius des Weißen Zwergs zu suchen", sagte Dr. Bisher konzentrierten sich die Beobachtungen auf diese innere Region, aber unsere Studie zeigt, dass felsige Planeten Gezeiten überleben können Interaktionen mit dem Weißen Zwerg auf eine Weise, die die Planeten leicht nach außen drückt. “
Dr. Veras sagt, dass ihre Studie auch die Suche nach Exoplaneten um weiße Zwerge informiert, indem sie nach der geometrischen Signatur eines Exoplaneten in der Trümmerscheibe suchen. Es ist eine bekannte Tatsache, dass Körper in einem Trümmerring oder in einer protoplanetaren Scheibe ihre Spuren im Ring hinterlassen können, um entfernten Beobachtern ihre Anwesenheit zu signalisieren.
„Astronomen sollten auch in bekannten Trümmerscheiben nach geometrischen Signaturen suchen. Diese Signaturen könnten das Ergebnis von Gravitationsstörungen von einem Planeten sein, der sich außerhalb des Zerstörungsradius befindet “, sagte Dr.„ In diesen Fällen wären die Scheiben früher durch das Zerkleinern von Asteroiden entstanden, die sich periodisch dem Zerstörungsradius nähern und in diesen eintreten des weißen Zwergs. "
Mit leistungsstärkeren Teleskopen, die in den nächsten Jahren online gehen, und der Suche nach Exoplaneten hofft das Team hinter der Zeitung, dass ihre Arbeit Planetenjägern helfen wird, Systeme der Weißen Zwerge erfolgreich zu untersuchen.
