Röda dvärgstjärnor har en brist på gasplaneter i Jupiters storlek.

 

Den vanligaste stjärnan i universum är den röda dvärgstjärnan. Planetsystemen där består ofta av Neptunusstora gasplaneter som ligger nära sin sol och stora stenplaneter av större slag än Jorden. I vårt solsystem däremot finns inga större stenplaneter än Jorden och inga stora Neptunusliknande planeter i närheten av solen.

Men frågan är betydelsen av bristen på Jupiterstora gasplaneter kontra liv på stenplaneter i röda stjärnors planetsystem.

Vid Cambridge universitet i Massachusetts har astronomer visat att de vanligaste slagen av stjärnor i universum är röda dvärgstjärnor och där finns mycket sällan Jupiter-liknande planeter. Denna frånvaro i Jupiterstorlek (gasplaneter) kan få stora konsekvenser för utvecklingen av jordliknande planeter runt röda dvärgar och därmed jordlika planeter där liv kan utvecklas. Möjligen ska vi inte i första hand söka efter liv i dessa solsystem.

Jupiter har spelat en dominerande roll i utvecklingen av vårt solsystem. Forskare misstänker att Jupiter hade betydelse för att jorden skulle bli beboelig. Planeten påverkade vår världs bildande, storlek och sammansättning. Således tyder bristen på stora gasjättar i röda dvärgstjärnors planetsystem på att steniga världar där inte har utvecklats till jordlika livsvänliga platser.

Vi har visat att de minst massiva stjärnorna (röda dvärgar) inte har Jupiterliknande planeter. Planeter med Jupiters massa som får liknande mängder stjärnljus som Jupiter får från vår sol, beskriver Emily Pass, forskare vid Centrum för astrofysik. Harvard &; Smithsonian (CfA) och huvudförfattare till en  studie som ska (eller nu har) publiceras i The Astronomical Journal.

Resultaten har ytterligare betydelse eftersom många röda dvärgstjärnor finns bland våra närmaste kosmiska grannar. Den närheten, tillsammans med det faktum att svala, svaglysande röda dvärgar inte överväldigar sina planeter i bländning gör att exoplaneter där är enklare att analysera atmosfären på - ett viktig forskningsprioritetsområde nu och under de närmaste decennierna.

De närliggande röda dvärgstjärnorna som man såg på i studien och deras planeter är idealiska planeter för detaljerad undersökning med James Webb Space Telescope enligt studiens medförfattare David Charbonneau, professor vid Harvard University och medlem av Center for Astrophysics vid Harvard och Smithsonian.

För att mäta frekvensen av Jupiter-planeter undersökte Pass med sina kollegor  200 små röda dvärgstjärnor var och en endast bestående av 10% till 30% av solens massa. Sådana små röda dvärgar är vanligast därute. De finns i mycket större antal än stjärnor  som vår sol i Vintergatan. Observationerna samlades in mellan 2016 och 2022 främst från Fred Lawrence Whipple Observatory, beläget i Arizona, samt Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile.

Forskarna förlitade sig på radialhastighetstekniken för att finna alla stora exoplaneter i deras stjärndataset. När planeter kretsar kring sina små dvärgstjärnor får kropparnas växelverkande gravitation stjärnorna att "vackla" en effekt som kan urskiljas i detaljerade avläsningar av stjärnljus.

Ingen Jupiterlik planet upptäcktes i röda dvärgstjärnors planetsystem.

Resultaten står i skarp kontrast till liknande undersökningar av medelstora stjärnor som vår sol, som vanligtvis har massiva planeter av Jupiterstorlek. De enorma massorna i dessa världar - Jupiter ensam innehåller mer massa än alla andra planeter tillsammans i vårt solsystem - översätts till enorm gravitation, och enorm gravitation översätts till långtgående inflytande på andra närliggande kroppar.

Bland de viktigaste händelserna är Jupiters migration under de första hundra miljoner åren av solsystemets existens. Efter bildandet i solsystemets yttersta räckvidd antas teoretiskt Jupiter, tillsammans med de andra yttre planeterna, ha rört sig inåt mot solen. I processen drog Jupiters gravitation massor av isrika kometkroppar på kollisionskurs med de fyra steniga världarna i det inre solsystemet.

När ett stort antal av dessa isiga kroppar påverkade vår unga planet levererade de stora mängder vatten, potentiellt tillsammans med organiska (kolinnehållande) molekyler. Vattnet samlades på vår världs yta och skapade efterhand oceanerna i vilka organiska molekyler tros ha blandats i miljontals år. Så småningom utvecklade molekylerna komplexitet och började självreplikeras efter att ha övergått till det vi kallar liv.

Utan Jupiter hade dessa förhållanden kanske inte har kommit till och livet kanske aldrig kommit igång.

Även om de nya resultaten tyder på att omständigheterna som ledde till att minst en värld i vårt solsystem blev beboelig sannolikt inte kommer att matchas i solsystem med små röda stjärnor, ska vi inte säga att liv är omöjligt i dessa solsystem.

Frånvaron av Jupiter-liknande planeter innebär att mer råmaterial borde finnas tillgängligt för att bygga upp mindre, steniga kroppar, eftersom detta material inte införlivades i Jupiter-liknande världar. Faktum är att andra studier har visat att röda dvärgars fasta stenplaneter tenderar att vara större i storlek än de runt stjärnor som vår sol.

På liknande sätt verkar steniga planeter bildas i större antal runt röda dvärgar än i solsystem som vår sol. Exempel har TRAPPIST-1-planetsystemet sju steniga världar i banor mycket närmare den röda dvärgstjärnan än Merkurius är vid vår sol. 

 

"Vårt arbete innebär att steniga världar med massor som liknar jorden och kretsar kring röda dvärgar utvecklades i en helt annan miljö än Jorden, säger Pass.

Kanske det finns ett samband med Jupiterstora planeter och stora steniga planeter. I så motto att det antingen finns det ena eller det andra runt en sol och skillnaden beror på om det är en röd dvärgstjärna eller en sol av minst vår sol. Men det finns enligt mig en frågeställning till, Är det samma mängd av massa som ska bilda planeter vid varje nybildad sol?

Bild vikipedia Nyupptäckta exoplaneter per år. Dubbelklicka på bilden för förstoring.

Atmosfär försvinner från jordliknande planeter

 

Likt planeterna i vårt solsystem är förståelsen av soldynamiken i ett system en avgörande aspekt i att förstå livsmöjligheter. Jordens skyddande magnetfält upprätthåller sedan miljarder år tillbaks en atmosfär runt Jorden. Något som även gett ett stabilt klimat för livet att utvecklas här.

Däremot finns andra steniga planeter som kretsar runt vår sol antingen atmosfärlösa har mycket tät molnig atmosfär (Venus) eller har mycket tunn atmosfär (Mars) på grund av  interaktion med solen. Under de senaste åren har astronomer sökt efter samma process vid planeter i andra solsystem. Till exempel genomförde ett internationellt team av astronomer med ledning från bland annat National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) nyligen  observationer av två superjordar som kretsar mycket nära sina respektive stjärnor.

Dessa planeter, som inte har några kraftiga ursprungliga atmosfärer, representerar en chans att undersöka utvecklingen av atmosfärförändringar på heta steniga planeter. Dr. Hirano och hans team valde två planeter som ursprungligen identifierats av  NASA: s Transitting Exoplanet Survey Spacecraft (TESS) - TOI-1634b och TOI-1685b. Dessa två superjordplaneter kretsar kring M-stjärnor (röda dvärgar) och finns cirka 114 respektive 122 ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Perseus.

TOI-1685 b är en exoplanet som kretsar kring stjärnan TOI-1685, belägen cirka 122,7 ljusår bort och TOI-1634 b är en exoplanet som kretsar kring stjärnan TOI-1634 belägen cirka 115,0 ljusår från oss.

I Studien beskrivs deras resultat nyligen publicerade i The Astrophysical Journal under ledning av Dr. Teruyuki Hirano från NAOJ och The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI) i Tokyo, Japan. Till att börja med bekräftade Dr. Hirano och hans kollegor att planeterna är steniga superjordar som mäter 1,7 och 1,79 jordradier och är 4,91 och 3,78 gånger så massiva som jorden. De bekräftade också att de har korta omloppsbanor24 respektive mindre än 17 timmar att slutföra ett varv runt sina röda dvärgstjärnor. De fann att de saknade en väte - heliumatmosfär liknande vad jorden hade för miljarder år sedan. Med all sannolikhet på grund av planeternas närhet till sina solar. Röda dvärgstjärnor är benägna att blossa upp  emellanåt vilket är förödande för närbelägna planeters bildande av atmosfär.

Dessa planeter ger dock en stor möjlighet att studera hur atmosfärer utvecklas på steniga planeter särskilt de som kretsar kring röda dvärgstjärnor. Dessutom innebär det faktum att dessa planeter saknar atmosfär att astronomer kommer att kunna testa teorier om steniga planeter som kretsar nära röda dvärgstjärnor. Jämfört med gula dvärgar av G-typ (som solen) är röda dvärgar kända för att vara variabla istället för lugna i sitt sken och benägna att blossa upp. Eftersom steniga planeter som kretsar inom en röd dvärgs beboeliga zon (nära sin sol) sannolikt är tidvattenlåsta (med ena sidan ständigt vänd mot stjärnan), är astronomer naturligtvis nyfikna på om de kan upprätthålla en atmosfär överhuvudtaget och i så fall hur länge. Röda dvärgar utgör uppskattningsvis 75 % av stjärnorna i Vintergatan och många steniga planeter har hittats i röda dvärgsystem (inklusive Proxima b, som kretsar runt den närmaste stjärnan till vår egen sol).

Upptäckten och analysen är inte positiv för sökandet efter liv på planeter i 75 % av solsystemen därute. De med en röd dvärgstjärna som sol. Så bäst vore att söka efter planeter där liv kan finnas i solsystem med en sol som vår gula sol. Det finns miljarder sådana solsystem därute.

Bild från https://www.universetoday.com/ på ovannämnda planeter ur en illustratörs synvinkel.