Elk leven dat is geïdentificeerd op planeten die rond witte dwergsterren draaien, is vrijwel zeker geëvolueerd na de dood van de ster, zegt een nieuwe studie onder leiding van de Universiteit van Warwick die de gevolgen onthult van de intense en woedende sterrenwinden die een planeet zullen beuken terwijl zijn ster sterft. Het onderzoek is gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , en hoofdauteur Dr. Dimitri Veras presenteert het vandaag (21 juli) op ​​de online National Astronomy Meeting (NAM 2021).

Het onderzoek biedt nieuwe inzichten voor astronomen die op zoek zijn naar tekenen van leven rond deze dode sterren door de impact te onderzoeken die hun winden zullen hebben op planeten in een baan om de aarde tijdens de overgang van de ster naar het stadium van de witte dwerg. De studie concludeert dat het voor leven bijna onmogelijk is om de catastrofale stellaire evolutie te overleven, tenzij de planeet een intens sterk magnetisch veld - of magnetosfeer - heeft dat haar kan beschermen tegen de ergste effecten.

In het geval van de aarde, zonnewinddeeltjes kunnen de beschermende lagen van de atmosfeer aantasten die mensen beschermen tegen schadelijke ultraviolette straling. De aardse magnetosfeer werkt als een schild om die deeltjes door zijn magnetische veld weg te leiden. Niet alle planeten hebben een magnetosfeer, maar die van de aarde wordt gegenereerd door zijn ijzeren kern, die roteert als een dynamo om zijn magnetisch veld te creëren.

"We weten dat de zonnewind in het verleden de atmosfeer van Mars heeft uitgehold, die, in tegenstelling tot de aarde, heeft geen grootschalige magnetosfeer. Wat we niet verwachtten te vinden, is dat de zonnewind in de toekomst net zo schadelijk zou kunnen zijn voor planeten die worden beschermd door een magnetisch veld", zegt Dr. Aline Vidotto van Trinity College Dublin, de co-auteur van de studie.

Alle sterren hebben uiteindelijk geen beschikbare waterstof meer die de kernfusie in hun kernen van brandstof voorziet. In de zon zal de kern dan samentrekken en opwarmen, een enorme expansie van de buitenste atmosfeer van de ster tot een 'rode reus' drijven. De zon zal zich dan uitstrekken tot een diameter van tientallen miljoenen kilometers, de binnenplaneten opslokken, mogelijk inclusief de aarde. Tegelijkertijd betekent het verlies van massa in de ster dat deze een zwakkere aantrekkingskracht heeft, dus de resterende planeten bewegen verder weg.

Tijdens de rode reus fase, de zonnewind zal veel sterker zijn dan vandaag, en het zal sterk fluctueren. Veras en Vidotto modelleerden de wind van 11 verschillende soorten sterren, met massa's variërend van één tot zeven keer de massa van onze zon.

Hun model toonde aan hoe de dichtheid en snelheid van de stellaire wind, gecombineerd met een uitdijende planeetbaan, spant samen om de magnetosfeer van een planeet in de loop van de tijd te krimpen en uit te breiden. Voor elke planeet om zijn magnetosfeer te behouden gedurende alle stadia van stellaire evolutie, zijn magnetische veld moet minstens honderd keer sterker zijn dan het huidige magnetische veld van Jupiter.

Het proces van stellaire evolutie resulteert ook in een verschuiving in de bewoonbare zone van een ster, dat is de afstand die een planeet in staat zou stellen om de juiste temperatuur te hebben om vloeibaar water te ondersteunen. In ons zonnestelsel, de bewoonbare zone zou bewegen van ongeveer 150 miljoen km van de zon - waar de aarde zich momenteel bevindt - tot 6 miljard km, of voorbij Neptunus. Hoewel een in een baan om de aarde draaiende planeet ook van positie zou veranderen tijdens de fasen van de reuzentak, de wetenschappers ontdekten dat de bewoonbare zone sneller naar buiten beweegt dan de planeet, een extra uitdaging vormen voor elk bestaand leven in de hoop het proces te overleven.

Uiteindelijk verliest de rode reus zijn hele buitenste atmosfeer, het dichte, hete witte dwergrestant achterlatend. Deze zenden geen sterrenwinden uit, dus zodra de ster dit stadium bereikt, is het gevaar voor overlevende planeten geweken.

Dr. Veras zegt dat "deze studie de moeilijkheid aantoont van een planeet om zijn beschermende magnetosfeer te behouden gedurende de gehele fase van de reuzentakfasen van de stellaire evolutie."

"Een conclusie is dat het leven op een planeet in de bewoonbare zone rond een witte dwerg zich vrijwel zeker zou ontwikkelen tijdens de witte dwergfase, tenzij dat leven meerdere extreme en plotselinge veranderingen in zijn omgeving zou kunnen weerstaan."

Toekomstige missies zoals de James Webb Space Telescope die later dit jaar gelanceerd wordt, zouden meer moeten onthullen over planeten die om witte dwergsterren draaien, inclusief of planeten binnen hun bewoonbare zones biomarkers vertonen die wijzen op de aanwezigheid van leven, dus de studie biedt waardevolle context voor mogelijke ontdekkingen.

Tot nu toe is er geen terrestrische planeet gevonden die leven rond een witte dwerg zou kunnen ondersteunen, maar twee bekende gasreuzen bevinden zich dicht genoeg bij de bewoonbare zone van hun ster om te suggereren dat zo'n planeet zou kunnen bestaan. Deze planeten zijn waarschijnlijk dichter bij de witte dwerg gekomen als gevolg van interacties met andere planeten verder weg.

Dr. Veras voegt eraan toe dat "deze voorbeelden laten zien dat reuzenplaneten heel dicht bij de bewoonbare zone kunnen komen. De bewoonbare zone voor een witte dwerg ligt heel dicht bij de ster omdat ze veel minder licht uitstralen dan een zonachtige ster. witte dwergen zijn ook zeer stabiele sterren omdat ze geen wind hebben. Een planeet die geparkeerd staat in de bewoonbare zone van de witte dwerg kan daar miljarden jaren blijven. tijd geven voor het leven om zich te ontwikkelen, op voorwaarde dat de omstandigheden geschikt zijn."