Leidenin (Alankomaat) yliopiston astrofysiikit Michel Kama ja Alessandro Patruno osoittivat, että elämälle sopivia planeettoja voi olla neutronitähteiden ympärillä. Joten tietyissä olosuhteissa supermaapallot PSR B1257 + 12 d ja PSR B1257 + 12 c, jotka saivat nimet Fobetor ja Poltergeist, joutuvat PSR B1257 + 12 tähden, nimeltään Lich, asumisvyöhykkeelle. Kirjailijat kirjoittivat aiheesta aiheesta tehdyn tutkimuksen yhdessä erikoisjulkaisussa.
Tällä hetkellä tutkijat tietävät noin kolmetuhatta neutronitähteä, mutta vain kahdella niistä on luotettavasti planeettajärjestelmiä, ja joillakin saattaa olla sellaisia järjestelmiä. On huomattava, että ensimmäiset eksoplaneetat löydettiin tarkalleen lähellä neutronitähteä. Se tapahtui vuonna 1991. Löytöksen teki puolalais-amerikkalainen radiotähtitieteilijä A. Wolschan, joka löysi kaksi eksoplaneettaa läheltä PSR B1257 + 12 - Fobetor ja Poltergeist. Jokainen heistä on noin neljä kertaa raskaampi kuin planeettamme. Vuotta myöhemmin kanadalainen tähtitieteilijä Dale Frail vahvisti tämän löytön.
Jonkin ajan kuluttua sieltä löydettiin toinen eksoplaneetta, PSR B1257 + 12 b, joka osoittautui 50 kertaa kevyemmäksi kuin Maa. Se sijaitsee hyvin lähellä neutronitähteä, joten olosuhteet siinä eivät ole sopivia edes äärimmäiseen elämään. Poltergeistin suhteen tämä eksoplaneetta on 4,3 kertaa raskaampi kuin Maa, sen pinnalla lämpötila nousee 51-652 Kelviniin. Planeetta pyörii pulsarin ympärillä 0,36 tähtitieteellisen yksikön etäisyydellä 66 päivän ajan. Toinen eksoplaneetta, Phobetor, on kauempana pulsarista ja hieman raskaampi kuin Poltergeist.
Tähti PSR B1257 + 12 itsessään sijaitsee Neitsyt-tähdistössä, 2,3 tuhannen valovuoden etäisyydellä planeettamme. Se on noin 1,4 kertaa raskaampi kuin aurinko, mutta noin 125 biljoonaa kertaa pienempi kuin se (pulsarin säde on vain 10 km). Tähtitieteilijät arvioivat PSR B1257 + 12 -kauden olevan noin miljardi vuotta, ts. Pulsaari on neljä kertaa aurinkoa nuorempi. Tähti pyörii 0,06 sekunnin ajanjaksolla, siitä ilmaantuu suuritehoisia röntgensäteitä ympäröivään avaruuteen. Aikaisemmin ajateltiin, että elämä näillä kahdella eksoplaneetalla oli mahdotonta, mutta Patruno ja Kama pystyivät todistamaan, että näin ei ollut.
Neutronitähtien muodostuminen tapahtuu supernoovan räjähdyksen seurauksena, jonka jälkeen kiertoradalla on usein tarpeeksi ainetta protoplanetaarisen levyn muodostamiseksi. PSR B1257 + 12 -sarjan lisäksi, eksoplaneetit löydettiin myös PSR J1719-1438: n ympäriltä. Hiilirikas satelliitti PSR J1719-1438 b on ehkä aiemmin ollut valkoinen kääpiö. Tutkijat myöntävät myös, että asteroidivyö voi olla lähellä PSR J1937 + 21: tä. Lisäksi tutkijat tulkitsevat joitain tähtitieteellisiä ilmiöitä, erityisesti GRB 101225A gammasätepurskeen, neutronitähden ja asteroidin tai komeetan törmäykseksi.
Tutkijat ovat perinteisesti tunnistaneet kolmen tyyppiset planeetat, jotka saattavat olla lähellä neutronitähtiä. Ensimmäiseen tyyppiin sisältyy tyypillisiä planeettoja, jotka ovat tähden muodostumisen sivutuote ja jotka muodostuivat jo ennen supernoovan räjähdystä ja itse neutronitähteen ilmestymistä. Toinen tyyppi sisältää planeettoja, jotka muodostuvat aineesta, joka jätettiin supernoovan räjähdyksen jälkeen neutronitähteen lähelle. Kolmannen tyyppiset planeetat ovat planeettoja, jotka muodostettiin neutronitähden tuhoutuneen satelliitin aineesta (esimerkiksi PSR J1719-1438 b). Tämä tyyppi on tyypillinen millisekunnin tähtiä koskeville satelliiteille, erityisesti PSR B1257 + 12 ja PSR J1719-1438.
Tutkijat spekuloivat, että neutronitähteiden ympärillä olevat planeetat ovat pikemminkin poikkeus kuin sääntö. Suuren energian omaava gamma- ja röntgensäte, samoin kuin ns. Pulsar-tuuli, voivat tuhota minkä tahansa esineen miljoonasta miljardiin vuoteen. Samalla suhteellisen pienellä taivaankappaleella, joka on tarpeeksi kaukana tähtiä, on mahdollisuus ylläpitää vakaa kiertorata pitkään. Tästä syystä, vaikka planeettojen kanssa on suhteellisen vähän pulsereita, johtuen itse Linnunradan suuresta määrästä (noin miljardi) neutronitähteistä, niiden ympärillä olevien planeettajärjestelmien lukumäärä on 10 miljoonaa.
Planeettajärjestelmien lähellä pulsaatoreita ei tarvitse olla samanlaisia kuin ne, joita löytyy pääsekvenssitähteiden lähellä. Joten esimerkiksi planeetan asettavuus määritellään yleensä sellaisilla termeillä kuin tasapainon pinnan lämpötila, isäntäheltä vastaanotettu annettu säteilyenergia. Tämä energia lasketaan ensimmäisellä lähestymiskerralla mustan kappaleen säteilyn ollessa maksimissaan optisella, infrapuna- tai ultraviolettialueella. Tässä tapauksessa tyypilliset asumisalueet tunnistetaan etäisyydellä muutamasta osasta astronomisiin yksiköihin.
Mainosvideo:
Asuinvyöhyke, joka on paljon pienempi kuin lähellä pääjärjestyksen tähtiä, on laskettu valkoisille kääpiöille (aurinko muuttuu tällaiseksi esineeksi 8 miljardissa vuodessa). Kun 3 miljardissa vuodessa tähti jäähtyy noin 10 tuhannen kelvinin lämpötilaan, asutettavan alueen sijainti on etäisyydellä 0,005-0,02 tähtitieteellistä yksikköä. Neutronitähteiden osalta kirkkain mustan kappaleen säteily vastaa röntgensäteitä, kun havaitaan monia korkean energian ionisoivia hiukkasia. Samanaikaisesti ultravioletti-, optista ja infrapunasäteilyä ei käytännössä ole.
Tutkimuksen tekijät käyttivät erityistä ohjelmistoa, joka analysoi valokuvia PSR B1257 + 12 -järjestelmästä, jotka on saatu 3. toukokuuta 2007 Chandra-röntgen-avaruuskaukoputkella. Lisäksi he käyttivät havaintoaineistoa 22. toukokuuta 2005 vertailla havaintonsa muiden tutkijoiden havaintoihin. Alustavien arvioiden mukaan pulsarin pintalämpötila saavuttaa 1,1 miljoonaa kelviniä, ja lähellä sitä, murto-osan astronomisista yksiköistä, voi olla pölylevy.
Mahdollisen Phobetorin ja Poltergeistin elämän kannalta tärkein vaara ja samalla tärkein lämmönlähde voivat olla röntgenkuvat, jotka voivat aiheuttaa planeetoiden ilmapiirin merkittävän kuumenemisen. Gamma ja kovat röntgensäteet tunkeutuvat ilmakehään paljon syvemmälle kuin pehmeät röntgenkuvat ja ultravioletti säteily. Kuitenkin siinä tapauksessa, että kaasukotelot ovat leveät, vaarallinen säteily ei voi päästä planeetan pintaan.
Kaman ja Patrunon oletusten mukaan eristettyjen pulssureiden ympärillä pyörivien planeettojen tulisi kehittyä kuin taivaankappaleiden, jotka pyörivät pääsekvenssitähtien ympärillä, jotka säteilevät voimakkaita röntgensäteitä evoluutionsa varhaisessa vaiheessa. Maapallollamme röntgensäteet tukkivat nopeasti termosfääri, jossa kaasu ionisoituu, kun se on vuorovaikutuksessa ultravioletti- ja röntgensäteiden kanssa. Tällä kerroksella on melko korkea lämpötila, joka on satoja tuhansia kelviniä. Samanaikaisesti tämä kerros on tehoton lämmönlähteenä, koska se on harvinainen.
Yleisesti hyväksytyn tutkielman mukaan asuttava alue on tähtiä ympäröivä alue, jolla maapallomaisella planeetalla (ts. Planeetta, jolla on hiilidioksidin, typen ja veden ilmapiiri) voi olla riittävä määrä nestemäistä vettä sen pinnalla. Tutkijat uskovat hyvin usein planeetan asumiskelpoisuuden välttämättömän, mutta riittämättömän ehdon, että sen tasapainolämpötilan indikaattori ei laske alle 270 kelviniä. Kama ja Patruno laskivat asumiskelpoisen vyöhykkeen pulsar PSR B1257 + 12: n ympärillä käyttämällä arvioita Phobetoria ja Poltergeistia saavuttavasta säteilystä, olettaen, että kahden supermaapallon tasapainolämpötila on 175–275 Kelviniä.
Tämä on täysin mahdollista, koska suurten planeettojen ilmakehällä on korkeampi lämpötilagradientti kuin maan päällä, jonka ilmapiiri on melko homogeeninen. Tämän perusteella tutkijat päättelivät, että jos röntgenkuvat ovat tärkein energialähde planeetoille, niin kaikki PSR B1257 + 12 -järjestelmän kolme planeettaa eivät sovellu elämään, koska siellä on liian kylmä. Mutta jos otamme huomioon gammasäteilyn, joka syntyy pulsaarituulen takia planeettojen ilmakehässä, asutettavan alueen rajoja siirretään etäisyydellä 2 - 5 tähtitieteellistä yksikköä.
Näiden kahden mahdollisen skenaarion välissä on tilaa parametreille, joissa Fobetor ja Poltergeist kuuluvat asuttamisvyöhykkeelle. Lisäksi tutkimuksen kirjoittajat osoittivat, että ihmisen tunnetuin muinaisin planeetta - PSR B1620-26 - ei voi olla optimistisimmassakin tapauksessa, mutta se ei voi olla asuttava. Pulsar PSR J1719-1438 -laitteesta tutkijoilla on tällä hetkellä liian vähän tietoja röntgensäteilystä, joten lopullisia johtopäätöksiä ei voida tehdä. Tutkijoiden mukaan useimpien eristettyjen pulssarien röntgensädevalon heikkeneminen aineen virtaamalla seuraan neutronitähteelle (ns. Bondi-Hoyle-lisäys) on paljon suurempi kuin PSR B1257 + 12: lla, mikä on epätyypillistä tässä mielessä.
Toisin sanoen maapallon kaltaisille planeetoille neutronitähden ympärillä oleva asumisalue on olemassa suhteellisen lyhyen ajan. Ja supermaissa, joissa on tiheä ilmapiiri, asumisvyöhyke kestää paljon kauemmin. Tutkijat laskivat, että jos planeettamme olisi 1-10 tähtitieteellistä yksikköä kohdasta PSR B1257 + 12, ja jos sen ilmakehän osuus olisi noin prosentti koko planeetan massasta, maapallo menettäisi kaasukotelonsa noin 10 miljoonaa vuotta. Samoissa olosuhteissa supermaapallot, joissa on paksu ilmapiiri, olisivat menettäneet kaasukotelonsa noin biljoonassa vuodessa.
Kuten tutkijat huomauttavat, suurin vaara ilmakehälle ei ole röntgensäteet, vaan pulssarituulet. Ne toimivat tiettynä ajankohtana - on olemassa eräänlainen kuolemanraja, joka määrää hetken, jolloin neutronitähti lopettaa tuulen tuottamisen. Nuorissa pulsareissa tämä tapahtuu noin miljoonassa vuodessa, ja millisekunnin tähtiä, miljardeissa vuosissa. Tutkijoiden mukaan tämä kuitenkin eliminoi planeetan energialähteen, minkä seurauksena sen lämpötila laskee jyrkästi, ja mahdollinen mahdollisuus asettamiskelpoisen alueen määrittämiseksi on suljettu pois. Tässä tapauksessa kuitenkin Bondi-Hoyle-lisäys pysyy, joka voi tuottaa tarpeeksi röntgensäteilyä, lämmittäen siten planeettaa. Lisäksi lämpötila voidaan ylläpitää vuorovesilämmityksellä.
Siinä tapauksessa, että neutronitähteen ja magneettisen akselin pyörimisakseli poikkeavat voimakkaasti, pulsarituuli ei välttämättä saavuta planeetan pintaa ollenkaan. Päiväntasaajan tasossa, jossa planeetat usein sijaitsevat, ei ole pulsaarituulia, on vain röntgensäteily. Sellaisen tapauksen tutkijat laskivat, että Phobetorin ja Poltergeistin ilmapiiri on menettänyt yli 850 miljoonan vuoden ajan noin 0,0005 maan massaa, mikä on noin 0,0001 sen omasta massasta. Tämä on hyvin pieni, varsinkin jos ilmakehän PSR B1257 + 12 d ja PSR B1257 + 12 c osuus yleisesti hyväksytyn oletuksen mukaan on noin yksi prosentti planeettojen massasta.
Tämä tutkimus ei tarjoa tilaisuutta tehdä yksiselitteisiä johtopäätöksiä siitä, että PSR B1257 + 12: n lähellä olevat Maapallon maapallot ovat asumisvyöhykkeellä. Tällä hetkellä sen määrittäminen on mahdotonta pulsaareille, mukaan lukien neutronitähti PSR B1257 + 12. Samaan aikaan tutkimus osoitti, että jos Phobetorilla ja Poltergeistilla on voimakas ja tiheä ilmapiiri, niin nämä planeetat voivat teoriassa olla sopivia elämään.