Białe karły mogą posiadać więcej zdatnych do zamieszkania egzoplanet, niż się spodziewano
Porównanie modeli komputerowych ujawnia czynniki rotacyjne wpływające na zdatność do zamieszkania.
 |
| Biały karzeł WD 0310-688, pokazany na zdjęciu z JWST, jest najbliższym białym karłem z kandydatką na egzoplanetę. Źródło: Limbach i inni, 2024 |
Według astronomów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, wśród około 10 miliardów białych karłów w galaktyce Drogi Mlecznej, większa liczba niż wcześniej oczekiwano może zapewnić gwiezdne środowisko sprzyjające powstaniu egzoplanet podtrzymujących życie.
W artykule opublikowanym niedawno w The Astrophysical Journal, zespół badawczy kierowany przez Aomawa Shields, profesor fizyki i astronomii UV Irvine, podzielił się wynikami badań porównujących klimat egzoplanet przy dwóch różnych gwiazdach. Jedną z nich jest hipotetyczny biały karzeł, który przeszedł większość swojego cyklu życia i znajduje się na powolnej drodze do gwiazdowej śmierci. Drugim obiektem jest Kepler-62, gwiazda ciągu głównego na podobnym etapie ewolucji jak nasze Słońce.
Korzystając z modelu komputerowego 3D globalnego klimatu, który jest zwykle używany do badania środowiska Ziemi, astronomowie odkryli, że egzoplaneta białego karła była znacznie cieplejsza niż egzoplaneta przy Kepler-62, pomimo analogicznego rozkładu energii gwiazdowej.
Podczas gdy gwiazdy typu biały karzeł mogą nadal wydzielać pewne ilości ciepła z resztkowej aktywności jądrowej w ich zewnętrznych warstwach, nie wykazują one już fuzji jądrowej w swoich wnętrzach. Z tego powodu niewiele uwagi poświęcono zdolności tych gwiazd do posiadania nadających się do zamieszkania egzoplanet – powiedziała Shields. Nasze symulacje komputerowe sugerują, że jeśli na orbitach wokół nich znajdują się planety skaliste, to mogą one mieć więcej powierzchni nadających się do zamieszkania niż wcześniej sądzono.
Powiedziała, że kluczową różnicą w badanych przez jej zespół układach gwiazda/planeta – zmiennością odpowiedzialną za to, czy klimat planetarny nadaje się do zamieszkania, czy nie – była charakterystyka rotacyjna planet.
Ekosfera białego karła – region, w którym egzoplaneta może zawierać między innymi podtrzymującą życie wodę w stanie ciekłym – znajduje się znacznie bliżej gwiazdy w porównaniu z innymi gwiazdami, takimi jak Kepler-62. Shields podkreśliła, że skutkuje to znacznie szybszym okresem rotacji – 10 godzin – dla egzoplanety wokół białego karła, podczas gdy egzoplaneta przy Kepler-62 ma 155-dniowy okres rotacji.
Podczas gdy obie planety byłyby prawdopodobnie zablokowane na synchronicznej orbicie – ze stałą stroną dzienną i stałą stroną nocną - skrajnie szybka rotacja planety wokół białego karła rozciąga cyrkulację chmur wokół planety. Znacznie wolniejszy, 155-dniowy okres orbitalny planety wokół Kepler-62 przyczynia się do powstania dużej, dziennej masy chmur wody w stanie ciekłym.
Spodziewaliśmy się, że synchroniczna rotacja egzoplanety w ekosferze normalnej gwiazdy, takiej jak Kepler-62, stworzy większą pokrywę chmur po stronie dziennej planety, odbijając promieniowanie przychodzące z dala od powierzchni planety – powiedziała Shields. Zwykle jest to dobra rzecz dla planet krążących blisko wewnętrznej krawędzi ekosfery swoich gwiazd, gdzie mogą one nieco się ochłodzić, zamiast tracić swoje oceany w przestrzeni kosmicznej w niekontrolowanym efekcie cieplarnianym. Ale w przypadku planety krążącej dokładnie pośrodku ekosfery, nie jest to taki dobry pomysł.
Kontynuowała: Planeta krążąca wokół Kepler-62 ma tak dużą pokrywę chmur, że zbytnio się ochładza, poświęcając cenną powierzchnię nadającą się do zamieszkania. Z drugiej strony, planeta krążąca wokół białego karła wiruje tak szybko, że nigdy nie ma czasu na zbudowanie tak dużej pokrywy chmur po swojej dziennej stronie, więc zatrzymuje więcej ciepła, co działa na jej korzyść.
Mniej ciekłych chmur po stronie dziennej i silniejszy efekt cieplarniany po stronie nocnej tworzą cieplejsze warunki na planecie wokół białego karła w porównaniu do planety przy Kepler-62.
Wyniki te sugerują, że środowisko białych karłów, kiedyś uważane za niegościnne dla życia, może stanowić nowe możliwości dla badaczy egzoplanet i astrobiologii – powiedziała Shields. Wraz z pojawieniem się potężnych możliwości obserwacyjnych do oceny atmosfer egzoplanet i astrobiologii, takich jak te związane z Kosmicznym Teleskopem Jamesa Webba, możemy wkraczać w nową fazę, w której badamy zupełnie nową klasę światów wokół wcześniej nierozważanych gwiazd.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
