Het trieste feit van het heelal is dat uiteindelijk alle sterren zullen sterven. En als ze dat doen, wat gebeurt er dan met hun baby's? Meestal is de prognose voor de planeten rond een stervende ster niet goed, maar een nieuwe studie zegt dat sommigen het misschien wel overleven.
Een groep astronomen heeft nader bekeken wat er gebeurt als sterren, zoals bijvoorbeeld onze zon, laat in hun leven witte dwergen worden. Het blijkt dat dichtere planeten zoals de aarde het evenement kunnen overleven. Maar alleen als ze op de juiste afstand zijn.
Dit nieuwe onderzoek is afkomstig van astronomen van de Astronomy and Astrophysics Group van de University of Warwick. Hun paper werd gepubliceerd in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. De titel is "Orbital relaxatie en excitatie van planeten die getijdelijk in wisselwerking staan met witte dwergen."
Een witte dwerg is de laatste toestand van een ster die niet massief genoeg is om een neutronenster te worden. In onze Melkweg worden ongeveer 97% van de sterren witte dwergen.
"De paper is een van de allereerste toegewijde onderzoeken naar getijdeneffecten tussen witte dwergen en planeten."
Dr. Dimitri Veras, Universiteit van Warwick.
Als een ster zijn brandstof uitput en een witte dwerg wordt, is het geen zachte overgang. De ster blaast de buitenste gassenlagen af en ze vormen een planetaire nevel. Alle planeten in een baan kunnen met geweld worden versnipperd door deze catastrofale gasvormige uitdrijving.
Daarna zullen alle overlevende lichamen onderhevig zijn aan enorme getijdekrachten die ontstaan wanneer de ster instort in zijn super dichte witte dwergstaat. De getijdekrachten zouden alle planeten in nieuwe banen kunnen drijven of ze zelfs volledig uit het zonnestelsel kunnen verwijderen.
Dit destructieve scenario wordt gecompenseerd door dodelijke röntgenstraling. Als sommige van de baanlichamen worden vernietigd of van materiaal worden ontdaan, kan dat materiaal in de ster vallen, waardoor de witte dwerg röntgenstralen uitzendt. Het is moeilijk voor te stellen dat een leven de overgang van een ster naar een witte dwerg overleeft, maar als sommigen dat zouden doen, zouden de röntgenfoto's op de een of andere manier de genadeslag zijn. In ieder geval is de omgeving rond een witte dwerg geen fijne plek om te vertoeven.
Volgens deze nieuwe studie kunnen sommige planeten deze dodelijke omgeving overleven, als ze dicht genoeg zijn en als ze zich op de juiste afstand bevinden.
Hun voortbestaan hangt af van iets dat toepasselijk de 'vernietigingsradius' wordt genoemd. De vernietigingsradius is 'de afstand tot de ster waar een object dat alleen door zijn eigen zwaartekracht bij elkaar wordt gehouden, zal uiteenvallen als gevolg van getijdenkrachten', aldus een persbericht. Als er planeten worden vernietigd door de witte dwerg, zal die puinring zich binnen de vernietigingsradius vormen.
De studie toont ook aan dat hoe groter een planeet is, hoe kleiner de kans is dat hij de nieuwe getijdeninteracties in zijn zonnestelsel overleeft. Een minder zware planeet zal door dezelfde krachten worden gebufferd, maar door zijn lagere massa kan hij overleven.
Het voortbestaan van een bepaalde planeet is ingewikkeld en hangt af van een aantal factoren, zoals de massa en de locatie ten opzichte van de vernietigingsradius. Maar het hangt ook af van de viscositeit van een planeet. Eén type exoplaneet, een 'exo-aarde met een lage viscositeit' genaamd, kan door de ster worden ingeslikt, zelfs als ze zich binnen vijf keer de afstand van het centrum van de witte dwerg en de vernietigingsstraal bevinden. (Enceladus is een goed voorbeeld van een lichaam met een lage viscositeit.)
Er zijn ook "exo-aardes met een hoge viscositeit" die gemakkelijk kunnen worden ingeslikt als ze zich op een afstand bevinden die tweemaal de afstand is tussen het midden van de witte dwerg en de vernietigingsstraal. Een exo-aarde met een hoge viscositeit is een planeet met een dichte kern die volledig is samengesteld uit zwaardere elementen.
De hoofdauteur van het artikel is Dr. Dimitri Veras van het Department of Physics van de University of Warwick. Dr. Veras zei: “De paper is een van de allereerste toegewijde onderzoeken naar de effecten van getijden tussen witte dwergen en planeten. Dit type modellering zal de komende jaren steeds relevanter worden, wanneer er waarschijnlijk meer rotsachtige lichamen worden ontdekt in de buurt van witte dwergen. ”
Dr. Veras wijst snel op de grenzen van dit onderzoek. Het is alleen van toepassing op homogene planeten. Dat betekent planeten waarvan de structuur hetzelfde is, in plaats van een planeet zoals de aarde, met meerdere lagen in zijn structuur. Het modelleren van planeten zoals de aarde is buitengewoon ingewikkeld.
"Onze studie, hoewel in meerdere opzichten geavanceerd, behandelt alleen homogene rotsachtige planeten die overal in hun structuur consistent zijn," zei Dr. Veras. "Een meerlagige planeet, zoals de aarde, zou aanzienlijk ingewikkelder zijn om te berekenen, maar we onderzoeken ook de haalbaarheid ervan."
"... onze studie toont aan dat rotsachtige planeten de interactie van getijden met de witte dwerg kunnen overleven op een manier die de planeten enigszins naar buiten duwt."
Dr. Dimitri Veras, Universiteit van Warwick.
De studie wijst op de complexiteit van het bepalen van een veilige afstand tot een witte dwergster. Maar er zal altijd een veilige afstand zijn. Voor een rotsachtige, homogene planeet zou het bestand moeten zijn tegen verzwakking en de getijdenkrachten kunnen overleven als het zich op een afstand van de witte dwerg van "ongeveer een derde van de afstand tussen Mercurius en de zon" bevindt, aldus de studie.
Deze studie zal helpen bepalen hoe astronomen op exoplaneten jagen rond witte dwergsterren. En aangezien witte dwergsterren zo talrijk zijn, is het nut van de studies gegarandeerd.
"Onze studie zet astronomen ertoe aan om op zoek te gaan naar rotsachtige planeten dichtbij - maar net buiten - de vernietigingsstraal van de witte dwerg", zegt Dr. Tot dusver hebben de waarnemingen zich geconcentreerd op dit binnengebied, maar onze studie toont aan dat rotsachtige planeten getijden kunnen overleven interacties met de witte dwerg op een manier die de planeten een beetje naar buiten duwt. "
Dr. Veras zegt dat hun studie ook de zoektocht naar exoplaneten rond witte dwergen informeert door te zoeken naar de geometrische handtekening van een exoplanet in de puinschijf. Het is een bekend feit dat lichamen in een puinring of in een protoplanetaire schijf hun sporen in de ring kunnen achterlaten, wat hun aanwezigheid signaleert aan verre waarnemers.
“Astronomen moeten ook zoeken naar geometrische handtekeningen in bekende puinschijven. Deze handtekeningen kunnen het gevolg zijn van zwaartekrachtverstoringen van een planeet die zich net buiten de vernietigingsstraal bevindt, "zei Dr." In deze gevallen zouden de schijven eerder zijn gevormd door het breken van asteroïden die periodiek de vernietigingsradius naderen en binnengaan van de witte dwerg. '
Met de komst van krachtigere telescopen in de komende jaren en met de zoektocht naar exoplaneten neemt het team achter de krant toe dat hun werk planeetjagers zal helpen witte dwergsystemen met succes te onderzoeken.
