Článek
Bílý trpaslík bývá konečným stadiem hvězd typu našeho Slunce, které také patří k tzv. hlavní posloupnosti.
Existuje však více takových přeživších planet kolem bílých trpaslíků? „Mohou kolem bílých trpaslíků existovat či přetrvat kromě plynných obrů také menší kamenné planety podobné Zemi?“ táže se v této souvislosti server Science Alert ve svém listopadovém článku. A může na nich přežít biologický život?
Bílí trpaslíci
Bílý trpaslík (white dwarf – WD) je malým hvězdným pozůstatkem kdysi mnohem větší hvězdy tzv. hlavní posloupnosti, jako je naše Slunce. Když hvězda o podobné hmotnosti jako Slunce opustí stadium aktivního a klidného života na hlavní posloupnosti, nafoukne se a stane se tzv. červeným obrem.
Jak rudý obr stárne a dochází mu jaderné palivo pro jakoukoliv formu fúze, odhazuje své vnější plynné vrstvy. Tak vzniká planetární mlhovina, třpytivý či spíše slabě svítící prstencovitý závoj expandujícího ionizovaného plynu kolem mateřské hvězdy (známým příkladem je planetární mlhovina v souhvězdí Lyry). Asi po 10 000 letech se planetární mlhovina rozplyne a uvnitř celé oblasti zbyde jen malý, ale velmi hustý a horký „bílý trpaslík“ uprostřed (bývalé jádro původní hvězdy), vyzařující však do okolí už jen zlomek bývalého světelného a tepelného toku, který zahříval planety kolem díky termonukleární fúzi, probíhající v nitru bývalé hvězdy.
Bílí trpaslíci jsou tedy extrémně husté a masivní objekty, zářící hojně v oboru ultrafialového spektra, ale jen asi tak velké jako Země. „Aktivní život“ spojený se zářením normální hvězdy nechali za sebou. Avšak přesto mohou mít bílí trpaslíci kolem sebe obyvatelné zóny podporující biologický život, i když tyto jsou velmi malé a nacházejí se v mnohem menší vzdálenosti od nich, než měly původní hvězdy.
Jak bude vypadat Slunce, až zemře? Webb zachytil mimořádné snímky umírající hvězdy
Hlavní posloupnost hvězd
Hlavní posloupnost hvězd je skupina hvězd táhnoucí se diagonálně v astronomickém Hertzsprung-Russelově diagramu. Hvězdy hlavní posloupnosti svítí díky energii vzniklé z fúze vodíku v jádře, za vzniku hélia, a patří sem i naše Slunce. Nejvíce jsou v ní zastoupeny chladné, relativně málo svítivé a menší hvězdy. Jde o první významné stádium či fázi jejich hvězdného vývoje.
Touto fází prochází většina hvězd v průběhu své existence. Během ní jsou hvězdy stabilní, co se týče rovnováhy mezi gravitačním tlakem směřujícím dovnitř a zářivým tlakem způsobeným jadernými reakcemi, který směřuje ven. Tato energie tedy vytváří tlak, který zabraňuje kolapsu hvězdy pod vlivem vlastní gravitace. Pro hvězdy jako naše Slunce trvá tato fáze miliardy let.
Jakmile se vodík ve středu hvězdy vyčerpá, hvězda začne procházet dalšími fázemi vývoje, což závisí na její hmotnosti. Hvězdy jako naše Slunce nakonec skončí jako bílý trpaslík. To je relativně stabilní objekt, který si sice ponechal většinu hmotnosti původní hvězdy, ale ta je soustředěna v objemu zhruba srovnatelném s velikostí planety Země.
Astronomové si dnes jsou jisti, že většina hvězd má planety. Ale tyto planety jsou ohroženy, pokud obíhají kolem hvězdy, která opustila hlavní posloupnost a stane se brzy červeným obrem. To může snadno způsobit zkázu planet, resp. života na nich. Některé z nich rostoucí červený obr pohltí nebo sežehne, jiné roztrhá na kusy pomocí silných slapových (gravitačních) sil. Někteří bílí trpaslíci – konečné stadium následující po přechodném stadiu červeného obra – jsou proto obklopeni disky vzniklými z trosek roztrhaných či jinak zničených planet.
Ale jak připomíná web Universe Today, roku 2020 výzkumníci ohlásili objev neporušené obří planety WD 1856b, obíhající uvnitř disku vytvořeného z trosek ostatních planet, navíc v obyvatelné zóně kolem bílého trpaslíka WD1054-226. Planeta má hmotnost cca 13,8 hmotnosti Jupiteru a byla detekována družicovou observatoří TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), která pro americký vesmírný úřad NASA funguje jako pozorovatel tranzitujících exoplanet (planet mimo Sluneční soustavu).
V Ondřejově zvážili nově objevené exoplanety
Tranzitem exoplanety se myslí částečné zastínění mateřské hvězdy, když se z hlediska pozorovatele planeta nachází před touto hvězdou. Zároveň je tato planeta zatím jedinou neporušenou planetou kolem bílého trpaslíka, o které s jistotou víme.
Můžeme však z jednoho pozorovaného případu tohoto typu usuzovat na nějaké obecné pravidlo? Asi těžko… Stejně tak nemůžeme zatím tvrdit, že pokud planety přežijí konverzi „běžné“ hvězdy v bílého trpaslíka, nutně mezi nimi budou převažovat plynní obři – už z toho důvodu, že jsou velké planety mnohem snadněji pozorovatelní našimi přístroji než ty malé.
Článek Davida Kippinga: odráží naše pozorování realitu?
V časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society vyšel nový článek Davida Kippinga, odborného asistenta na katedře astronomie na Kolumbijské univerzitě v New Yorku, který tuto situaci rozebírá dosti podrobně.
Článek se jmenuje „Obří povaha exoplanety WD 1856b naznačuje, že tranzitující kamenné planety jsou kolem bílých trpaslíků vzácné“ a Kipping v něm popisuje, proč se kamenné planety u bílých trpaslíků nyní zdají být vzácné.
WD 1856b je sice zatím jedinou potvrzenou planetou u bílého trpaslíka, ale existují i další kandidáti a většina z nich jsou opět pravděpodobně planety o hmotnosti Jupitera nebo vyšší.
Bílí trpaslíci žijí dlouho a jsou stabilní. Takže i když jsou jejich obyvatelné zóny mnohem menší než zóna kolem původní hvězdy, stále existují. Teoreticky by tedy některé planety, nacházející se v těchto obyvatelných zónách mohly podporovat život.
Současný pohled do katalogu exoplanet NASA ukazuje 5535 potvrzených exoplanet. Konkrétně 1898 z nich je podobných Neptunu a 1756 z nich jsou plynní obři typu Jupiter. Pouze 1675 z nich jsou typu Super-Země a pouhých 199 je jich podobných Zemi.
Rozluštili vědci původ života na Zemi? Vzdálená vesmírná exploze vytvořila nezbytné chemické prvky
Avšak jak teoretická demografie populace exoplanet, tak počítačové simulace formování planet ukazují, že ve vesmíru ve skutečnosti zřejmě panuje početní převaha malých (kamenných) planet nad velkými (plynnými obry). Musíme ale vzít v potaz fakt, že naše astronomická měření vždy neodrážejí skutečný stav věcí. Každá detekční metoda, kterou používáme k nalezení exoplanet, má své vlastní výběrové zkreslení. Zkrátka: známe jen to, co jsme našli. Nevíme, co tam vlastně ve skutečnosti všechno je, pokud je to pod naší rozlišovací schopností.
Z hlediska možnosti přetrvání biologického života, který si dnes umíme představit hlavně na malých kamenných planetách typu Země (tzv. terestrických), jde tedy zde zatím o spíše znepokojující data. Věc může napravit hypotéza, že pozorovatelné přechody kamenných/terestrických planet kolem bílých trpaslíků jsou mnohem vzácnější než přechody plynných obrů, a tak je prostě jenom (zatím) nevidíme.
Zatím tedy nevíme, kolik malých terestrických planet kolem hvězd statisticky přežilo vražedné stadium červeného obra a kolik z nich se navíc může vyskytovat ve smrštěných obyvatelných zónách kolem hvězdy v konečném stadiu bílého trpaslíka.
Astronomové objevili „přerostlou“ planetu, jak krouží kolem maličké hvězdy
Existují dva způsoby, jak sladit dosavadní pozorování s reálnými modely. Prvním je předpoklad, že ani malé kamenné planety ani masivní planety typu Jupiter a větší ve skutečnosti nedominují v populaci exoplanet u bílých trpaslíků. Celkový průměr velikostí se nachází někde „mezi“.
Druhou možností je, že výskyt WD 1856b je prostě náhoda. Možná že kolem bílých trpaslíků skutečně obíhají většinou malé kamenné planety, ale zkrátka nejdříve budeme objevovat jen skoro samé plynné obry (podobná situace panovala dlouho i u exoplanet jako takových), protože jsou mnohem „objevitelnější“. Jednoduše řečeno, máme zatím velký nedostatek dat.
Skutečnost, že bílí trpaslíci jsou mnohem menší než jiné hvězdy, by však u nich nakonec mohla obecně usnadnit detekci planety velikosti Země. Mohlo by to také usnadnit studium složení jejich atmosfér – včetně potenciální detekce biologických signatur, které mohou být obtížněji zjistitelné u planet mnohem větších hvězd.
Věda o exoplanetách bílých trpaslíků je teprve v plenkách. Je to nadějná oblast, protože bílí trpaslíci jsou stabilní a mají dlouhou životnost, stejně tak jejich obyvatelné zóny. Bude jich tedy ve vesmíru velmi mnoho. Soustředěné pátrání nepochybně začne odhalovat skutečné velikostní rozložení populace planet obíhajících kolem bílých trpaslíků.
A pokud kolem bílých trpaslíků nakonec najdeme více světů podobných Zemi, výrazně se tím zvětší potenciál pro přetrvávání života ve vesmíru.
Vědci zjistili, co způsobilo zatím nejsilnější naměřené marsotřesení v historii
Astrofyzici zkoumají tajemná vlákna poblíž centra Mléčné dráhy
