Ψάξτε σε πλανήτες γύρω από νεκρωμένα άστρα για εξωγήινη ζωή

Ένας αστρονόμος κάνει την υπόθεση ότι οι καλύτερες περιοχές για να ψάξει κανείς για κατοικήσιμους πλανήτες μπορεί να είναι πολύ κοντά στους λευκούς νάνους. Μπορεί να είναι εδώ και χρόνια στο λυκόφως τους, αλλά οι λευκοί νάνοι είναι τα τέλεια μέρη για να ψάξουμε για κατοικήσιμους πλανήτες, πιστεύει ο Eric Agol, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Ουάσιγκτον στο Σιάτλ.

Καλωσορίσατε στον Procyon Β, ένα κοντινό αστέρι που είναι λίγα έτη φωτός μακριά από τον ήλιο, μας και όχι μόνο από άποψη απόστασης. Σε αντίθεση με τα ζωντανά λαμπρά αστέρια που μας περιβάλλουν, το άστρο Procyon Β είναι εξασθενημένο και αργοπεθαίνει. Έχοντας αποτινάξει τα εξωτερικά στρώματά του, είναι μικροκαμωμένο σε σύγκριση με τον...
ήλιο μας. Και είναι τόσο πυκνό που ένα κουταλάκι από το υλικό του, θα ζυγίζει τόνους. Όμως, χωρίς να μοιάζει καθόλου με τον ήλιο μας, το νεκρωμένο άστρο Procyon Β έχει αγνοηθεί από όσους αναζητούν εξωγήινη ζωή μέχρι τώρα.

Αλλά αυτή η άποψη μπορεί να ήταν πολύ βιαστική, σύμφωνα με τον Eric Agol. Αν και αμυδρό και πολύ μικρό, το Procyon Β όπως και άλλα άστρα λευκοί νάνοι σαν αυτό, θα μπορούσε να φιλοξενήσει πλανήτες που θα είχαν ήπιες θερμοκρασίες, ωκεανούς και ζωντανά πλάσματα.

Με δισεκατομμύρια λευκούς νάνους μόνο στο Γαλαξία μας, το έργο του αστρονόμου Agol ανοίγει ένα νέο σύνορο για την αναζήτηση νοήμονος ζωής. Επιπλέον, ακόμη και μικρά τηλεσκόπια θα μπορούσαν να αναζητήσουν γύρω από τέτοια αστέρια που πεθαίνουν, για δυνητικά ανθεκτικούς κόσμους. "Αυτό είναι κάτι που θα μπορούσε να κάνει κι ένας ερασιτέχνης αστρονόμος”, λέει ο Agol.

Μέχρι στιγμής, η αναζήτηση εξωγήινης ζωής έχει επικεντρωθεί σε πλανήτες σε τροχιά γύρω από αστέρια παρόμοια σε μέγεθος, θερμοκρασία και φωτεινότητα με τον ήλιο μας. Αυτό είναι λογικό: ξέρουμε μόνο ένα άστρο (τον Ήλιο), που ένας πλανήτης του (η Γη) περιέχει ζωή. Από το 2009, το διαστημικό σκάφος Kepler της NASA αναζητεί άστρα σαν τον Ήλιο μας, στην προσπάθειά του να βρει μια δίδυμη Γη. Μεταξύ των υποψήφιων 1235 πλανητών της έρευνας του Κέπλερ έχουν βρεθεί, 54 πλανήτες γύρω από αστέρια ακριβώς στη σωστή απόσταση για να υπάρχει νερό σε υγρή μορφή. Από αυτούς, μόνο 5 είναι παρόμοιοι στο μέγεθος με τη Γη, γεγονός που υποδηλώνει ότι είναι βραχώδεις πλανήτες κι όχι αέριοι ή παγωμένοι γίγαντες. Έτσι, ο αστρονόμος Agol άρχισε να αναρωτιέται αν υπάρχει ένας ευκολότερος τρόπος για την ανίχνευση μικρών, στο μέγεθος της Γης πλανητών.

Ένας λευκός νάνος έχει μια ακτίνα σαν της Γης και μάζα μικρότερη από 1.4 φορές της μάζας του ήλιου. Αποτελείται από εκφυλισμένη ύλη (ήλιο, άνθρακας κλπ) και ένα εκφυλισμένο αέριο από ηλεκτρόνια. Τα τελευταία σαν φερμιόνια που είναι ισχύει γι’ αυτά η απαγορευτική αρχή του Pauli, που λέει ότι δεν μπορούν δύο φερμιόνια να βρίσκονται στην ίδια κβαντική κατάσταση. Όταν λοιπόν τα ηλεκτρόνια αυτά στους λευκούς νάνους αναγκάζονται να κινηθούν εντός ενός πολύ μικρού όγκου, εξασκούν τρομακτική πίεση στα στρώματα της υπερκείμενης ύλης. Η πίεση αυτή διαφέρει από την θερμική πίεση διότι δεν απαιτείται η συνεχής τροφοδοσία της ύλης με ενέργεια,.

Τα πεθαμένα όμως αστέρια δύσκολα μας κάνουν να δούμε ζωή γύρω τους. Οι λευκοί νάνοι αποτελούν την φυσική εξέλιξη των περισσότερων άστρων, συμπεριλαμβανομένου και του ήλιου μας που μια μέρα, θα γίνει λευκός νάνος αφού τελειώσουν τα πυρηνικά καύσιμα μας. Οφείλουν την λάμψη τους στην απομένουσα θερμότητα. Οι νεότεροι είναι τόσο καυτοί που λάμπουν στο μπλε χρώμα. Καθώς ψύχονται μετατρέπονται σε λευκούς, αργότερα σε κίτρινους και πορτοκαλί, και μετά μένουν σε μια θερμοκρασία παρόμοια με του ήλιου.

Ο ήλιος μας ήταν σε θέση να γαλουχήσει την επίγεια ζωή επειδή έχει σταθερή εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια θερμοκρασία. Ένας ψυχρός λευκός νάνος είναι εξίσου σταθερός. Έτσι, αν υπάρχουν πλανήτες γύρω του, γιατί να μην μπορούν να αναπτύξουν τη ζωή όπως έκανε και η Γη;

“Η πρώτη μου σκέψη ήταν ‘αυτό είναι τρελό’”, λέει ο Scott Gaudi, ένας αστρονόμος στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Οχάιο “Τότε όσο περισσότερο σκεφτόμουν γι ‘αυτό το ζήτημα, τόσο το θεωρούσα πιο λογικό να γίνεται."

Κατοικήσιμο πλήθος

Ο κύκλος ζωής του Ήλιου μας (κλικ για μεγέθυνση)

Ένας λόγος για αυτό το τρελό σενάριο είναι ο τρόπος που γεννιούνται οι λευκοί νάνοι. Αφού ένα άστρο σαν τον Ήλιο κάψει το πυρηνικό του καύσιμο, το υδρογόνο, στον πυρήνα του, φουσκώνει και μετατρέπεται σε ένα τερατώδες ερυθρό γίγαντα, πάνω από 100 φορές μεγαλύτερο από τον ήλιο. Τότε καταπίνει και καταστρέφει κάθε πλανήτη που βρίσκεται γύρω του: μια μοίρα που θα έχει σίγουρα ο Ερμής και, ενδεχομένως, η Αφροδίτη και η Γη σε περίπου 7 δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα. Μετά από 1 δισεκατομμύρια χρόνια από τότε ο ερυθρός γίγαντας ρίχνει τα εξωτερικά στρώματα του από αέριο για να σχηματίσουν ένα λαμπερό πλανητικό νεφέλωμα. Ο εκτεθειμένος καυτός, πυκνός πυρήνας είναι αυτό που ονομάζουμε λευκός νάνος.

Θα ήταν αδύνατο για οποιονδήποτε κοντά στον πλανήτη να επιβιώσει, αλλά οι αστρονόμοι έμειναν έκπληκτοι πριν από 20 χρόνια όταν όταν ανακάλυψαν πλανήτες γύρω από ένα διαφορετικό είδος νεκρών άστρων, τα πάλσαρ. Τα πάλσαρ έχουν περάσει από ένα πολύ μεγαλύτερο δράμα από κάθε λευκό νάνο: είναι γεννημένα μέσα στις εκρήξεις σουπερνόβα. Οι τυχόν πλανήτες γύρω του ίσως συμπυκνώθηκαν από έναν δίσκο αερίου και σκόνης που περιβάλλει το πάλσαρ, αφού αυτό έχει σχίσει το συνοδό του αστέρι σε κομμάτια.

Άλλες ενδείξεις για την πιθανή προέλευση των πλανητών των νεκρών άστρων προέρχονται από τις μετακινήσεις των ήδη υπαρχόντων πλανητών που βρίσκονταν γύρω από άστρα σαν τον ήλιο μας. Πολλά από αυτά τα αστέρια έχουν πλανήτες στο μέγεθος του Δία που στρέφονται σε κοντινές τροχιές γύρω τους, όμως αυτά θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί μακριά μόνο από το αστέρι, όπου υπάρχει αρκετός πάγος και κατάλληλα ‘μπάζα’. Οι κοντινές τροχιές τους δείχνουν ότι πρέπει να έχουν μεταναστεύσει από μακριά. Ίσως λοιπόν οι ίδιες διαδικασίες να έγιναν και γύρω από έναν λευκό νάνο, όπου κάποιοι ψυχροί πλανήτες να ήρθαν κοντά προς τη ζεστασιά του εξασθενημένου ήλιου τους. Ή κάποιοι άλλοι πλανήτες θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί εκ των υστέρων, αφότου δημιουργήθηκε ο λευκός νάνος, εάν βεβαίως σχηματίστηκε γύρω από τον λευκό νάνο ένας δίσκος αερίου και σκόνης, το απαραίτητο στοιχείο για τον σχηματισμό ενός πλανήτη.

Παρά τον δραματικό τρόπο γέννησής τους, οι λευκοί νάνοι συνήθως υπάρχουν σε συνθήκες ειρηνικές. Οι υπολογισμοί του αστρονόμου Agol δείχνουν ότι περνάει μια περίοδος μερικά δισεκατομμύρια χρόνια, για να βρεθεί ένας πλανήτης στη σωστή τροχιά γύρω από ένα ψυχρό λευκό νάνο ώστε να μπορέσει να είναι κατοικήσιμος.

Επειδή οι ψυχροί λευκοί νάνοι έχουν μόνο το 1% της λαμπρότητας του ήλιου μας, για να παραμείνει ζεστός ένας πλανήτης γύρω του θα πρέπει να βρεθεί στο 1% της απόστασης μεταξύ της Γης και του ήλιου. Οποιοσδήποτε κατοικήσιμος πλανήτης θα κάνει μια περιφορά κάθε 4 έως 32 ώρες, υπολογίζει ο Agol. Εάν ήταν πιο λίγο, ο πλανήτης θα ήταν τόσο κοντά που η έλξη της βαρύτητας του άστρου θα το διαλύσει. Αν η περίοδος ήταν μεγαλύτερος, ο πλανήτης θα είναι τόσο μακριά που θα παγώσει.

Κανείς φυσικά δεν έχει βρει ποτέ έναν πλανήτη γύρω από ένα λευκό νάνο. Ωστόσο, οι αστρονόμοι είναι ενθουσιασμένοι με την ιδέα του Agol γιατί το πολύ μικρό μέγεθος των λευκών νάνων σημαίνει ότι οι πλανήτες θα πρέπει να είναι εύκολο να βρεθούν. Όταν ένας πλανήτης στο μέγεθος της Γης περνάει μπροστά από ένα αστέρι αρκετά μεγάλο όσο ο ήλιος, κρύβει πολύ λίγο από το φως του, που μόνο μια ακριβή αποστολή, όπως η Kepler, μπορεί να ανιχνεύσει την έκλειψη ου φωτός. Όμως, οι λευκοί νάνοι είναι τόσο μικροί, όσο η Γη, που ένα πέρασμα ενός πλανήτη μπορεί να μπλοκάρει ακόμα κι όλο το φως του άστρου από το να το δούμε. Η παρουσία λοιπόν του πλανήτη θα μοιάζει με μια συνολική αστρική έκλειψη κάθε μέρα, με οποιοδήποτε ερασιτεχνικό τηλεσκόπιο που θα μπορούσε να δει το λευκό νάνο.

Με δισεκατομμύρια λευκούς νάνους στο Γαλαξία μας, υπάρχουν πολλά μέρη για να τους δούμε. Ο κοντινότερος λευκός νάνος, ο Σείριος Β, είναι πιθανώς πάρα πολύ καυτός για να έχει γύρω του κατοικήσιμους πλανήτες, ενώ ο Procyon Β, που βρίσκεται 11.4 έτη φωτός μακριά μας, είναι πολύ κοντά σε ένα φωτεινό αστέρι ώστε να μπορέσουν τα περισσότερα ερασιτεχνικά τηλεσκόπια να εντοπίσουν τυχόν πλανήτες. Αλλά και άλλοι λευκοί νάνοι ταιριάζουν στον υπολογισμό του Agol: Το αστέρι Van Maanen είναι μόλις 14 έτη φωτός από τη Γη και είναι αρκετά φωτεινό ώστε ένα μικρό τηλεσκόπιο να το παρατηρήσει.

Φυσικά οι λευκοί νάνοι πιο μακριά μας είναι το φως τους πολύ εξασθενημένο – και αυτό σημαίνει ότι χρειάζονται μεγαλύτερα τηλεσκόπια. Ο Agol όμως υπολογίζει ότι τηλεσκόπια με κάτοπτρα από μισό μέτρο έως ένα μέτρο είναι ιδανικά. Τα τελευταία είναι ασφαλώς πολύ μεγάλα για να τα έχουν οι περισσότεροι ερασιτέχνες στο σπίτι τους, αλλά πολλοί πρόθυμοι ερασιτέχνες ανήκουν σε αστρονομικούς συλλόγους με πρόσβαση σε τέτοιου είδους τηλεσκόπια.

Η ζωή πάνω σε τέτοιους πλανήτες

Η ζωή σε έναν πλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα μικροσκοπικό λευκό νάνο θα ήταν πολύ διαφορετική από τη ζωή πάνω στη Γη. Επειδή, οποιοσδήποτε πλανήτης με ζωή σε ένα σύστημα λευκού νάνου που η τροχιά του θα ήταν πολύ κοντά στο αστέρι του, οι βαρυτικές δυνάμεις θα είναι τεράστιες. “Θα αναγκάσει τον πλανήτη να περιστρέφεται με τον ίδιο ρυθμό που περιφέρεται γύρω από το αστέρι", διευκρινίζει ο αστρονόμος Eric Agol. Αυτό σημαίνει ότι πάντα η ίδια πλευρά του πλανήτη θα βλέπει πάντα το γονικό του αστέρι: ο ήλιος ποτέ δεν θα κρύβεται στη ζεστή, ημερήσια πλευρά, ενώ από την άλλη νυκτερινή πλευρά θα υπάρχει για πάντα το σκοτάδι.

Η έλξη του άστρου θα κρατήσει επίσης τον πλανήτη όρθιο στον άξονά του και στην κυκλική τροχιά του, κι έτσι δεν θα υπάρχουν εποχές. Και βεβαίως δεν θα υπάρχει κανένα φεγγάρι, επειδή η βαρύτητα του άστρου θα το είχε σχίσει στα δύο. Ένα έτος θα διαρκούσε όσο είναι η ημέρα της Γης μόνο, με αποτέλεσμα να χρειαστεί κάποια άλλη μονάδα για να μετρήσουν τις μακρές χρονικές περιόδους.

Βέβαια κάτι θα ήταν παρόμοιο και με τη Γη μας. Ο λευκός νάνος από τον πλανήτη του θα έμοιαζε στο μέγεθος με τον δικό μας ήλιο. Ακόμα κι αν ένας λευκός νάνος έχει περίπου το 1% του μεγέθους του ήλιου μας, θα φαινόταν να έχει το ίδιο μέγεθος με τον δικό μας ήλιο στον ουρανό, επειδή θα ήταν 100 φορές πιο κοντά.

"Αν ο αέρας είχε την ίδια σύνθεση με την ατμόσφαιρα της Γης, τότε ο ουρανός θα φαινόταν μπλε, όπως ακριβώς και ο δικός μας”, λέει ο Agol. "Αλλά αν ζούσαμε στο όριο ημέρας-νύχτας, θα βλέπαμε ένα μόνιμο ηλιοβασίλεμα."

Για τους εξωγήινους που θα ζουν στη ζώνη του λυκόφωτος, αυτό θα σήμαινε ένα μονίμως κόκκινο ήλιο.

Αν ο Agol λοιπόν έχει δίκιο, έχουμε παραμελήσει έναν τύπο άστρου που μπορεί να υποστηρίξει τη ζωή σε όλο το γαλαξία. Και μπορεί να μην είμαστε μόνοι στην ‘τρέλα’ μας. Οποιοιδήποτε εξωγήινοι αστρονόμοι που θα ζουν σε ένα πλανήτη δίπλα σε λευκό νάνο άστρο, θα ψάχνουν για σημάδια της ζωής στο σύμπαν και είναι πιθανόν να εξετάζουν άλλους λευκούς νάνους. Με αυτόν τον τρόπο, θα πρέπει να ξεχνάνε τον δικό μας ήλιο και τη Γη μας, αφού δεν θα πιστεύουν ότι μπορεί να υπάρχει εδώ ζωή. Αλλά ποιός μπορεί να τους κατηγορήσει; Είναι γεγονός, πως η ανίχνευση μικρών πλανητών γύρω από μεγάλα αστέρια, όπως ο ήλιος μας, είναι πολύ δύσκολη. Και φυσικά είναι για αυτούς πολύ πιο εύκολο να συλλάβουν έναν τέτοιο κόσμο σε τροχιά γύρω από έναν λευκό νάνο.

Πηγή: New Scientist
(από physics4u)