Leideno universiteto (Nyderlandai) astrofizikai Michelis Kama ir Alessandro Patruno įrodė, kad aplink neutronines žvaigždes gali egzistuoti tinkamos planetos. Taigi, esant tam tikroms sąlygoms, superžemės PSR B1257 + 12 d ir PSR B1257 + 12 c, kurios gavo pavadinimus Fobetor ir Poltergeist, atsiduria PSR B1257 + 12 žvaigždės, vadinamos Lich, gyvenamojoje zonoje. Tyrimą šia tema autoriai paskelbė viename iš specializuotų leidinių.
Šiuo metu mokslininkai žino apie tris tūkstančius neutroninių žvaigždžių, tačiau tik dvi iš jų patikimai turi planetų sistemas, o kai kurios gali turėti ir tokias sistemas. Reikia pažymėti, kad pirmosios egzoplanetos buvo atrastos tiksliai prie neutroninės žvaigždės. Tai įvyko 1991 m. Šį atradimą padarė Lenkijos ir Amerikos radijo astronomas A. Wolschanas, kuris netoli PSR B1257 + 12 atrado dvi egzoplanetas - „Fobetor“ir „Poltergeist“. Kiekvienas iš jų yra maždaug keturis kartus sunkesnis už mūsų planetą. Po metų šį atradimą patvirtino Kanados astronomas Dale'as Frailis.
- „Salik.biz“
Po kurio laiko ten buvo aptiktas kitas egzoplanetas - PSR B1257 + 12 b, kuris pasirodė 50 kartų lengvesnis už Žemę. Ji yra labai arti neutroninės žvaigždės, todėl sąlygos joje nėra tinkamos net ir kraštutiniam gyvenimui. Kalbant apie poltergeistą, ši egzoplaneta yra 4,3 karto sunkesnė už Žemę, jos paviršiuje temperatūra siekia 51–652 kelvinus. Planeta sukasi aplink pulsarą 0,36 astronominių vienetų atstumu per 66 dienas. Antroji egzoplaneta, „Phobetor“, yra toliau nuo pulsaro ir šiek tiek sunkesnė nei „Poltergeist“.
Pati žvaigždė PSR B1257 + 12 yra Mergelės žvaigždyne, 2,3 tūkstančio šviesmečių atstumu nuo mūsų planetos. Tai yra apie 1,4 karto sunkesnė nei Saulė, tačiau apie 125 trilijonus kartų mažesnė už ją (pulsaro spindulys yra tik 10 kilometrų). Astronomai apskaičiuoja, kad PSR B1257 + 12 amžius yra maždaug vienas milijardas metų, tai yra, pulsaras yra keturis kartus jaunesnis už Saulę. Žvaigždė sukasi 0,06 sekundės, didelės galios rentgeno spinduliai sklinda iš aplinkinės erdvės. Anksčiau manyta, kad gyvenimas šiose dviejose egzoplanetose yra neįmanomas, tačiau Patruno ir Kama sugebėjo įrodyti, kad taip nėra.
Neutronų žvaigždžių susidarymas įvyksta dėl supernovos sprogimo, po kurio orbitoje dažnai būna pakankamai medžiagų, kad susidarytų protoplanetinis diskas. Be „PSR B1257 + 12 pulsar“, aplink PSR J1719–1438 buvo aptiktos ir egzoplanetos. Anglies turtingas palydovas PSR J1719-1438 b anksčiau galėjo būti baltasis nykštukas. Mokslininkai taip pat pripažįsta, kad šalia PSR J1937 + 21 gali būti asteroidinis diržas. Be to, mokslininkai kai kuriuos astronominius reiškinius, ypač GRB 101225A gama spindulių sprogimą, interpretuoja kaip neutroninės žvaigždės ir asteroido ar kometos susidūrimą.
Tyrėjai tradiciškai nustatė trijų tipų planetas, kurios gali būti šalia neutroninių žvaigždžių. Pirmajam tipui priklauso tipiškos planetos, kurios yra žvaigždžių formavimosi šalutinis produktas ir kurios susiformavo dar prieš supernovos sprogimą ir pačios neutroninės žvaigždės atsiradimą. Antrasis tipas apima planetas, kurios susidaro iš materijos, kuri liko po supernovos sprogimo šalia neutroninės žvaigždės. Trečiojo tipo planetos yra planetos, kurios buvo suformuotos iš sunaikinto neutroninės žvaigždės palydovo (pavyzdžiui, PSR J1719-1438 b). Šis tipas būdingas milisekundžių žvaigždžių palydovams, ypač PSR B1257 + 12 ir PSR J1719-1438.
Mokslininkai spėja, kad planetos aplink neutronines žvaigždes yra išimtis, o ne taisyklė. Didelės energijos gama ir rentgeno spinduliai, taip pat vadinamasis „pulsar“vėjas gali sunaikinti bet kurį objektą nuo milijono iki milijardo metų. Tuo pačiu metu palyginti mažas dangaus kūnas, pakankamai toli nuo žvaigždės, turi šansą ilgą laiką išlaikyti stabilią orbitą. Dėl šios priežasties, nepaisant santykinai mažo pulsatorių su planetomis skaičiaus, dėl paties Paukščių Tako daugybės neutroninių žvaigždžių (apie milijardą), aplink jas esančių planetų sistemų skaičius siekia 10 milijonų.
Planetų sistemos šalia pulsatorių neturi būti panašios į tas, kurios randamos šalia pagrindinių sekos žvaigždžių. Taigi, pavyzdžiui, planetos pritaikomumas paprastai apibrėžiamas tokiomis sąvokomis kaip pusiausvyros paviršiaus temperatūra, spinduliuotės energija, gaunama iš pagrindinės žvaigždės. Ši energija apskaičiuojama pagal pirmąjį apytikslį, kai juodojo kūno spinduliuotė pasiekia maksimalią vertę optiniame, infraraudonųjų spindulių ar ultravioletiniame diapazone. Šiuo atveju tipiškos gyvenamosios zonos yra nustatomos nuo kelių dalių iki astronominių vienetų.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Apskaičiuojama baltųjų nykštukių, kur gyvena daug mažiau ploto nei šalia pagrindinės sekos žvaigždžių (saulė pavirs tokio tipo objektu per 8 milijardus metų). Kai per 3 milijardus metų žvaigždė atvės iki maždaug 10 tūkstančių kelvinų temperatūros, gyvenamosios zonos vieta bus 0,005–0,02 astronominių vienetų atstumu. Kalbant apie neutronines žvaigždes, ryškiausia juodųjų kūno spinduliuotė atitinka rentgeno spindulius, kai stebima daug aukštos energijos jonizuojančių dalelių. Tuo pačiu metu ultravioletinės, optinės ir infraraudonosios spinduliuotės praktiškai nėra.
Tyrimo autoriai naudojo specialią programinę įrangą, analizuojančią PSR B1257 + 12 sistemos nuotraukas, kurios buvo gautos 2007 m. Gegužės 3 d. Naudojant „Chandra“rentgeno spinduliuotės teleskopą. Be to, jie naudojo stebėjimo duomenis nuo 2005 m. Gegužės 22 d., Kad palygintų savo ir kitų mokslininkų duomenis. Preliminariais skaičiavimais, pulsaro paviršiaus temperatūra siekia 1,1 milijono kelvinų, o šalia jo, esant daliai astronominių vienetų, gali būti dulkių diskas.
Dėl galimo „Phobetor“ir „Poltergeist“gyvenimo, pagrindinis pavojus ir tuo pačiu pagrindinis šilumos šaltinis gali būti rentgeno spinduliai, kurie gali išprovokuoti žymų planetų atmosferos įkaitimą. Gama ir kietieji rentgeno spinduliai prasiskverbia į atmosferą daug giliau nei minkšti rentgeno ir ultravioletiniai spinduliai. Tačiau tuo atveju, jei dujų gaubtai yra platūs, pavojinga radiacija negali pasiekti planetos paviršiaus.
Remiantis Kama ir Patruno prielaidomis, planetos, besisukančios aplink izoliuotus pulsarius, turėtų evoliucionuoti kaip dangaus kūnai, besisukantys aplink pagrindines sekos žvaigždes, kurios savo evoliucijos pradžioje išskiria stiprius rentgeno spindulius. Mūsų planetoje rentgeno spindulius greitai blokuoja termosfera, kurioje dujos jonizuojamos, kai jos sąveikauja su ultravioletiniais ir rentgeno spinduliais. Šis sluoksnis turi gana aukštą temperatūrą, kuri yra šimtai tūkstančių kelvinų. Tuo pačiu metu šis sluoksnis yra neveiksmingas kaip šilumos šaltinis, nes yra retai.
Pagal visuotinai priimtą tezę, gyvenamoji zona yra zona aplink žvaigždę, kurioje į Žemę panaši planeta (tai yra planeta, kurioje yra anglies dioksido, azoto ir vandens atmosfera) gali turėti pakankamą kiekį skysto vandens savo paviršiuje. Labai dažnai būtina, bet nepakankama planetos pritaikymo sąlyga, mokslininkai mano, kad jos pusiausvyros temperatūros rodiklis nenukrinta žemiau nei 270 kelvinų. Kama ir Patruno apskaičiavo gyvenamąją zoną aplink pulsarą PSR B1257 + 12, naudodamiesi „Phobetor“ir „Poltergeist“pasiekiamos radiacijos įvertinimais, pateikdami hipotezę, kad dviejų superžemių pusiausvyros temperatūra yra 175–275 kelvinai.
Tai visiškai įmanoma, nes didelių planetų atmosferoje yra aukštesnis temperatūros gradientas nei Žemėje, kurios atmosfera yra gana vienalytė. Remdamiesi tuo, tyrėjai padarė išvadą, kad jei rentgeno spinduliai yra pagrindinis planetų energijos šaltinis, tada visos trys PSR B1257 + 12 sistemos planetos yra netinkamos gyvybei, nes ten per šalta. Bet jei mes atsižvelgsime į gama spinduliuotę, kuri atsiranda dėl pulsaro vėjo planetų atmosferoje, tada gyvenamosios zonos ribos pasislenka 2-5 astronominių vienetų atstumu.
Tarp šių dviejų galimų scenarijų yra erdvė parametrų, kuriais Fobetor ir Poltergeist patenka į gyvenamąją zoną. Be to, tyrimo autoriai įrodė, kad pati seniausia žmonėms žinoma planeta - PSR B1620-26 - net ir pačiu optimistiškiausiu atveju negali būti apgyvendinama. Dėl „pulsar PSR J1719-1438“mokslininkai šiuo metu turi per mažai duomenų apie rentgeno spinduliuotę, todėl negalima padaryti konkrečių išvadų. Mokslininkų teigimu, daugumos atskirtų pulsų rentgeno spindulys, kai medžiaga nutekėja į kompanioną ant neutroninės žvaigždės (vadinamoji Bondi-Hoyle akrecija), yra daug didesnis nei PSR B1257 + 12, kuris šia prasme yra netipiškas.
Kitaip tariant, panašiose į Žemę planetose gyvenama zona aplink neutroninę žvaigždę egzistuoja palyginti trumpą laiką. Aukštosiose žemėse, kuriose yra tanki atmosfera, gyvenama zona trunka daug ilgiau. Mokslininkai apskaičiavo, kad jei mūsų planetoje būtų 1-10 astronominių vienetų iš PSR B1257 + 12, o jei jos atmosfera sudarytų apie vieną procentą visos planetos masės, Žemė prarastų savo dujų apvalkalą maždaug 10 milijonų metų. Tomis pačiomis sąlygomis superžemės su tiršta atmosfera būtų praradusios savo dujų apvalkalą maždaug per trilijoną metų.
Kaip pastebi tyrėjai, didžiausią pavojų atmosferai kelia ne rentgeno spinduliai, o pulsaro vėjai. Jie veikia tam tikru metu - yra tam tikra mirties linija, nulemianti momentą, kai neutroninė žvaigždė nustoja gaminti vėją. Jaunuose pulsaruose tai įvyksta maždaug per milijoną metų, o milisekundėse - per milijardus metų. Tačiau, pasak mokslininkų, tai pašalina planetos energijos šaltinį, dėl kurio staigiai krinta jos temperatūra, ir atmetama bet kokia galimybė nustatyti gyvenamąją zoną. Tačiau tokiu atveju išlieka Bondi-Hoyle'o akrecija, kuri gali generuoti pakankamai rentgeno spinduliuotės, taip kaitindama planetą. Be to, temperatūrą galima palaikyti kaitinant potvynį.
Tuo atveju, jei neutroninės žvaigždės sukimosi ašis ir magnetinė ašis stipriai skiriasi, pulsaro vėjas gali visai nepasiekti planetos paviršiaus. Pusiaujo plokštumoje, kurioje dažnai yra planetos, nėra pulsaro vėjo, yra tik rentgeno spinduliuotė. Tokio atvejo mokslininkai apskaičiavo, kad Phobetor ir Poltergeist atmosfera per 850 milijonų metų prarado maždaug 0,0005 žemės masės, tai yra maždaug 0,0001 jos pačios masės. Tai labai mažai, ypač jei atmosfera PSR B1257 + 12 d ir PSR B1257 + 12 c, remiantis visuotinai priimta prielaida, sudaro apie vieną procentą planetų masės.
Šis tyrimas nesuteikia galimybės padaryti vienareikšmių išvadų, kad superžemės, esančios šalia PSR B1257 + 12, yra gyvenamojoje zonoje. Šiuo metu pulsarams, įskaitant neutroninę žvaigždę PSR B1257 + 12, jos nustatyti neįmanoma. Tuo pačiu metu tyrimas parodė, kad jei „Phobetor“ir „Poltergeist“atmosfera yra galinga ir tanki, tuomet teoriškai šios planetos gali būti tinkamos gyvybei.