En vit dvärgstjärna är en stjärna som vår sol som kollapsat till en dvärgstjärna
med mycket liten storlek efter att den gjort slut på sitt kärnbränsle. En vanlig
vit dvärg har en radie som är ca 1 procent av solens men som grovt räknat har
samma massa. Detta motsvarar en täthet och vikt på cirka 1 ton per
kubikcentimeter.
Astronomer som söker planeter utanför vårt
solsystem (exoplaneter)efter tecken på liv söker dessa planeter i
första hand genom att söka efter förändringar i ljusstyrka på en stjärna då de
passerar framför denna mellan stjärnan och ett teleskop hos oss. De använder ljuset
från stjärnan som passerar under planeternas tunna lager av atmosfären för att med
spektralanalys undersöka vilka grundämnen och molekyler planeten innehåller.
En stor stjärna där kärnfusion med full effekt pågår (som vår sol eller större stjärnor) kan vara svår att att upptäcka planeter framför. Därför är det lättare att hitta en planet som kretsar kring en mindre och ljussvagare lugn vit dvärgstjärna. "Vita dvärgar är så små och så oansenliga att om en jordlik planet passerade framför dem skulle man kunna göra en mycket bättre undersökning med att karakterisera planetens atmosfär", beskriver astronomiprofessorn Juliette Becker vid University of Wisconsin-Madison huvudförfattare till en ny studie som granskas av AAS Journals och presenterades i Madison vid American Astronomical Societys 244:e möte.
Det första
stora hindret för att en sådan planet existerar skulle vara att den klarat de sista
dagarna (relativt sett) av en liten till medelstor stjärnas existens innan denna krympt samman till en vit lugn dvärgstjärna då den först har svällt upp till en röd
mycket stor stjärna som slukat allt i sin väg.
Även om en planet som hyser vatten undgår att
sväljas (den kan vara på ett avstånd
utanför uppsvällandet) är den skyddad från den flammande röda stjärnans värme. Stjärnans utbuktande tillväxt
följs av förlusten av dess massa och en enorm ökning av dess ljusstyrka (hetta).
– Det faktum att stjärnan blir så mycket hetare innebär att alla planeter i systemet, även de som brukade vara kalla i det
yttre solsystemet, plötsligt kommer att få se sina yttemperaturer öka
drastiskt, beskriver Becker. "Då kan deras vatten avdunsta helt."
En jordliknande planet måste alltså ligga minst 5
till 6 astronomiska enheter (1 AU är det genomsnittliga avståndet mellan jorden
och solen) från sin vita dvärgstjärna för att ha behållet en betydande mängd av sitt vatten efter att
dess sol först svällt upp till en röd jättestjärna innan den krympt ihop till
en vit dvärgstjärna enligt den nya
studien.
– Om man kan vara tillräckligt långt borta under den
här farliga tiden så att man inte förlorar sitt ytvatten så är det bra, beskriver
Becker. "Men nackdelen är att då den är så långt borta från
stjärnan kommer allt vatten att vara is och det är inte positivt för ett
eventuellt liv."
Så småningom kommer den vita dvärgen att vara så
liten och kall att en planet som skulle ha tillräckligt med värme för att ha flytande
vatten skulle behöva vara närmre än en 1 astronomisk enhet från den vita
dvärgstjärnan vilket är mycket närmre än
från 5- till 6-AU-säkerhetslinjen som den hade varit tvungen att finnas i under
stjärnans uppsvällande för att inte slukas under stjärnans röda fas och dess hetta.
Ett sätt att ändra en planets omloppsbana så mycket är den så kallade tidvattenmigrationen något som skulle kunna ske.
"Att en planets omloppsbana ändras är ganska
normalt", beskriver Becker. "Vid tidvattenmigration får en viss
dynamisk instabilitet mellan planeterna i ett system att en av dem hamnar i en
högexcentrisk omloppsbana likt en komet och får en kurs riktigt nära den
centrala kroppen i systemet och sedan långt ut från den igen." Likt kometer gör.
Den typen av banor kommer att lägga sig i mindre
excentriska och mer stabila banor som skulle kunna lämna en planet mycket nära
en vit dvärgstjärna.
"Om du lägger ihop skilda datamodeller för
detta skeende ser man att det är en farlig resa för planeten och svårt för
haven att klara denna process, men den är möjlig", beskriver Becker, vars
medarbetare inkluderar Andrew Vanderburg, en astrofysiker vid Massachusetts
Institute of Technology som nyligen var professor vid UW-Madison, och
UW-Madison-doktoranden Joseph Livesey.
Mer arbete om omständigheterna kring potentiella
vita dvärgplaneter skulle hjälpa till att stärka oddsen och vägleda
beslutsfattandet när det är dags att dela ut begränsade teleskopresurser för
att söka efter planeter som kan hysa liv i dessas närhet.
Bild wikipedia.
Stjärnan Sirius A (mitten) och den vita dvärgen Sirius B (nedanför till
vänster). Bilden tagen av Hubbleteleskopet.
