Astrofizicienii de la Universitatea din Leiden (Olanda) Michel Kama și Alessandro Patruno au dovedit că planetele potrivite vieții pot exista în jurul stelelor neutronice. Deci, în prezența anumitor condiții, super-pământurile PSR B1257 + 12 d și PSR B1257 + 12 c, care au primit numele de Fobetor și Poltergeist, se găsesc în zona locuibilă a stelei PSR B1257 + 12, numită Lich. Studiul pe acest subiect a fost publicat de către autori într-una din publicațiile de specialitate.
În acest moment, oamenii de știință cunosc aproximativ trei mii de stele de neutroni, dar doar două dintre ele au sisteme planetare în mod fiabil, iar unele pot avea astfel de sisteme. Trebuie menționat că primele exoplanete au fost descoperite exact lângă o stea cu neutroni. S-a întâmplat în 1991. Descoperirea a fost făcută de astronomul radio polonezo-american A. Wolschan, care a descoperit două exoplanete lângă PSR B1257 + 12 - Fobetor și Poltergeist. Fiecare dintre ele este de aproximativ patru ori mai greu decât planeta noastră. Un an mai târziu, această descoperire a fost confirmată de astronomul canadian Dale Frail.
După ceva timp, acolo a fost descoperit un alt exoplanet, PSR B1257 + 12 b, care s-a dovedit a fi de 50 de ori mai ușor decât Pământul. Este situat foarte aproape de o stea cu neutroni, astfel încât condițiile de pe ea nu sunt potrivite nici pentru viața cea mai extremă. Cât despre Poltergeist, acest exoplanet este de 4,3 ori mai greu decât Pământul, pe suprafața sa temperatura atinge 51-652 Kelvin. Planeta se învârte în jurul pulsarului la o distanță de 0,36 unități astronomice cu o perioadă de 66 de zile. Al doilea exoplanet, Phobetor, este mai departe de pulsar și puțin mai greu decât Poltergeistul.
Steaua PSR B1257 + 12 în sine este situată în constelația Fecioara, la o distanță de 2,3 mii de ani lumină de planeta noastră. Este de aproximativ 1,4 ori mai greu decât Soarele, dar de aproximativ 125 de miliarde de ori mai mic decât acesta (raza pulsarului este de doar 10 kilometri). Astronomii estimează vârsta de PSR B1257 + 12 la aproximativ un miliard de ani, adică pulsarul este de patru ori mai tânăr decât Soarele. Steaua se rotește cu o perioadă de 0,06 secunde, radiații X de mare putere emană din ea în spațiul înconjurător. Înainte s-a crezut că viața pe aceste două exoplanete este imposibilă, dar Patruno și Kama au fost capabili să demonstreze că nu este cazul.
Formarea stelelor de neutroni apare ca urmare a unei explozii de supernova, după care deseori există o cantitate suficientă de materie pe orbită pentru a forma un disc protoplanetar. În plus față de pulsarul PSR B1257 + 12, exoplanetele au fost de asemenea descoperite în jurul PSR J1719-1438. Satelitul bogat în carbon PSR J1719-1438 b poate fi fost anterior un pitic alb. Oamenii de știință recunosc, de asemenea, că o centură de asteroizi poate exista în apropiere de PSR J1937 + 21. În plus, oamenii de știință interpretează unele fenomene astronomice, în special explozia de raze gamma GRB 101225A, ca o coliziune a unei stele cu neutroni și a unui asteroid sau a unei comete.
Cercetătorii au identificat în mod tradițional trei tipuri de planete care pot fi în apropierea stelelor neutronice. Primul tip include planetele tipice, care sunt un produs secundar al formării stelelor și care s-au format chiar înainte de explozia supernovei și apariția stelei neutronice. Al doilea tip include planete care sunt formate din materia care a fost lăsată după o explozie de supernova lângă o stea cu neutroni. Planetele de cel de-al treilea tip sunt planete care au fost formate din materia unui satelit distrus al unei stele neutronice (de exemplu, PSR J1719-1438 b). Acest tip este tipic pentru sateliții de stele milisecunde, în special pentru PSR B1257 + 12 și PSR J1719-1438.
Oamenii de știință speculează că planetele din jurul stelelor neutronice sunt mai degrabă excepția decât regula. Razele gamma și X cu energie mare, precum și așa-numitul vânt pulsar, pot distruge orice obiect într-o perioadă de la un milion la un miliard de ani. În același timp, un corp ceresc relativ mic, care este destul de departe de stea, are șansa de a menține o orbită stabilă mult timp. Din acest motiv, în ciuda numărului relativ mic de pulsars cu planete, datorită numărului mare de stele neutronice în sine (aproximativ un miliard) din Calea Lactee, numărul sistemelor planetare din jurul lor ajunge la 10 milioane.
Sistemele planetare din apropierea pulsarelor nu trebuie să fie similare cu cele găsite în apropierea stelelor secvenței principale. Deci, de exemplu, locuința unei planete este de obicei definită prin termeni precum temperatura de suprafață de echilibru, energia radiantă dată primită de la steaua gazdă. Această energie este calculată la o primă aproximație, deoarece radiațiile negre ajung la maxim în intervalele optice, infraroșii sau ultraviolete. În acest caz, zonele obișnuite sunt identificate la o distanță de la câteva părți la unități astronomice.
Video promotional:
Zona locuibilă, cu dimensiuni mult mai mici decât în apropierea stelelor secvenței principale, este calculată pentru pitici albi (Soarele se va transforma într-un obiect de acest fel în 8 miliarde de ani). Când peste 3 miliarde de ani steaua se răcește până la o temperatură de aproximativ 10 mii de kelvin, locația zonei locuibile va fi la o distanță de 0,005-0,02 unități astronomice. Când vine vorba de stele cu neutroni, cea mai strălucitoare radiație neagră corespunde razelor X, când se observă multe particule ionizante cu energie mare. În același timp, radiațiile ultraviolete, optice și infraroșii sunt practic absente.
Autorii studiului au folosit programe speciale care analizează fotografiile sistemului PSR B1257 + 12, care au fost obținute pe 3 mai 2007 cu ajutorul telescopului spațial cu raze X Chandra. În plus, au folosit date observaționale din 22 mai 2005 pentru a compara rezultatele lor cu cele ale altor oameni de știință. Conform estimărilor preliminare, temperatura suprafeței pulsarului atinge 1,1 milioane de kelvin, iar în apropierea acestuia, la o distanță de o fracțiune de unități astronomice, poate exista un disc de praf.
Pentru o viață posibilă pe Phobetor și Poltergeist, principalul pericol și, în același timp, principala sursă de căldură pot fi razele X, care pot provoca o încălzire semnificativă a atmosferei planetelor. Gamele și razele X dure pătrund în atmosferă mult mai adânc decât razele X moi și radiațiile ultraviolete. Cu toate acestea, în cazul în care plicurile de gaz sunt largi, radiațiile periculoase nu pot ajunge la suprafața planetei.
Conform presupunerilor lui Kama și Patruno, planetele care se învârt în jurul pulsarelor izolate ar trebui să evolueze ca niște corpuri cerești care se învârt în jurul stelelor secvenței principale, care emit raze X puternice devreme în evoluția lor. Pe planeta noastră, razele X sunt blocate rapid de termosferă, în care gazul este ionizat atunci când interacționează cu razele ultraviolete și X. Acest strat are o temperatură destul de ridicată, care este de sute - mii de Kelvin. În același timp, acest strat este ineficient ca sursă de căldură, deoarece este rarefiat.
Conform tezei acceptate în general, zona locuibilă este zona din jurul unei stele în care o planetă asemănătoare Pământului (adică o planetă care are o atmosferă de dioxid de carbon, azot și apă) poate avea o cantitate suficientă de apă lichidă pe suprafața sa. Foarte des, o condiție necesară, dar insuficientă pentru locuința planetei, oamenii de știință consideră că indicatorul temperaturii sale de echilibru nu scade sub 270 de kelvin. Kama și Patruno au calculat zona locuibilă din jurul pulsarului PSR B1257 + 12 folosind estimări ale radiațiilor care ajung la Phobetor și Poltergeist, ipotezând că temperatura de echilibru a celor două supra-Pământuri este 175-275 Kelvin.
Acest lucru este foarte posibil, deoarece atmosfera planetelor mari are un gradient de temperatură mai mare decât pe Pământ, a cărui atmosferă este destul de omogenă. Pe baza acestui lucru, cercetătorii au ajuns la concluzia că, dacă razele X sunt principala sursă de energie pentru planete, atunci toate cele trei planete ale sistemului PSR B1257 + 12 nu sunt potrivite pentru viață, deoarece este prea frig acolo. Dar dacă luăm în considerare radiația gamma care apare din cauza vântului pulsar din atmosfera planetelor, limitele zonei locuibile sunt deplasate cu o distanță de 2-5 unități astronomice.
Între aceste două scenarii posibile, există un spațiu de parametri în care Fobetor și Poltergeist se încadrează în zona locuibilă. În plus, autorii studiului au dovedit că cea mai veche planetă cunoscută de om - PSR B1620-26 - chiar și în cel mai optimist caz, nu poate fi locuibilă. În ceea ce privește PSR J1719-1438 pulsar, oamenii de știință dețin în prezent prea puține date despre radiațiile cu raze X, deci nu se pot trage concluzii precise. Potrivit oamenilor de știință, luminozitatea cu raze X a majorității pulsarelor izolate cu ieșirea de materie într-un însoțitor pe o stea cu neutroni (așa-numita acreție Bondi-Hoyle) este mult mai mare decât cea a PSR B1257 + 12, ceea ce este atipic în acest sens.
Cu alte cuvinte, pentru planetele asemănătoare Pământului, zona locuibilă din jurul unei stele cu neutroni există pentru un timp relativ scurt. Iar pentru supra-terenurile cu o atmosferă densă, zona locuibilă durează mult mai mult. Oamenii de știință au calculat că dacă planeta noastră ar fi 1-10 unități astronomice de la PSR B1257 + 12, în timp ce dacă atmosfera sa ar reprezenta aproximativ un procent din masa întregii planete, atunci Pământul și-ar pierde învelișul de gaz în aproximativ 10 milioane de ani. În aceleași condiții, supra-Pământurile cu atmosfere groase și-ar fi pierdut plicul de gaz în aproximativ un trilion de ani.
După cum observă cercetătorii, cel mai mare pericol pentru atmosferă nu sunt razele X, ci vânturile pulsar. Ei acționează la un anumit moment - există un fel de linie a morții care determină momentul în care steaua neutronului încetează să mai producă vânt. În pulsars tineri, acest lucru se întâmplă în aproximativ un milion de ani, iar în stele milisecunde, miliarde de ani. Cu toate acestea, potrivit oamenilor de știință, aceasta elimină sursa de energie a planetei, în urma căreia temperatura acesteia scade brusc, fiind exclusă orice posibilitate de determinare a zonei locuibile. Cu toate acestea, în acest caz, rămâne acreția Bondi-Hoyle, care poate genera suficient radiații de raze X, încălzind astfel planeta. În plus, temperatura poate fi menținută prin încălzire cu mare.
În cazul în care axa de rotație a stelei neutronului și axa magnetică diverge puternic, este posibil ca vântul pulsar să nu ajungă deloc la suprafața planetei. În planul ecuatorial, în care planetele sunt adesea localizate, nu există vânt pulsar, există doar radiații cu raze X. Oamenii de știință pentru un astfel de caz au calculat că atmosfera de Phobetor și Poltergeist de peste 850 de milioane de ani a pierdut aproximativ 0.0005 mase de Pământ, ceea ce reprezintă aproximativ 0.0001 din masa proprie. Acest lucru este foarte mic, mai ales dacă atmosfera PSR B1257 + 12 d și PSR B1257 + 12 c reprezintă, conform presupunerii general acceptate, aproximativ un procent din masa planetelor.
Acest studiu nu oferă o oportunitate de a trage concluzii fără ambiguitate că supra-Pământurile din apropierea PSR B1257 + 12 se află în zona locuibilă. În acest moment, determinarea sa este imposibilă pentru pulsars, inclusiv pentru steaua de neutroni PSR B1257 + 12. În același timp, studiul a arătat că dacă Phobetor și Poltergeist au o atmosferă puternică și densă, teoretic aceste planete pot fi potrivite pentru viață.
