Wokół czerwonych karłów może być wiele planet ziemskich bogatych w wodę

dnia 25/10/2016
Wizja artystyczna planety podobnej do Ziemi krążącej wokół czerwonego karła. Źródło: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)

Wizja artystyczna planety podobnej do Ziemi krążącej wokół czerwonego karła. Źródło: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)

Symulacje komputerowe procesów formowania planet w ekosferach wokół małomasywnych gwiazd takich jak Proxima Centauri przeprowadzone przez astrofizyków z Uniwersytetu w Brnie wskazują, że te planety najprawdopodobniej będą rozmiarami przypominać Ziemię i zawierać duże ilości wody.

W sierpniu 2016 roku ogłoszenie odkrycia planety typu ziemskiego krążącej w ekosferze wokół Proximy Centauri pobudziło wyobraźnię tak ekspertów jak i opinii społecznej. Proxima Centauri jest przecież najbliższą nam gwiazdą poza Słońcem, które jest 10 razy od niej masywniejsze i 500 razy jaśniejsze. Odkrycie to, w połączeniu z odkryciem w maju podobnej planety krążącej wokół jeszcze mniejszej gwiazdy Trappist-1 przekonało astronomów, że takie czerwone karły mogą posiadać wokół siebie bardzo wiele planet podobnych do Ziemi.

Jak mogą wyglądać takie obiekty? Z czego mogą się składać? Yann Alibert oraz Willy Benz ze szwajcarskiego NCCR PlanetS oraz Center for Space and Habitability (CSH) na Uniwersytecie w Brnie przeprowadzili pierwsze symulacje komputerowe formowania się planet wokół gwiazd 10 razy mniej masywnych od Słońca.

„Nasze modele odtworzyły planety podobne pod względem masy i okresu orbitalnego do planet ostatnio odkrywanych,” mówi Alibert  o wynikach swoich badań, które zostaną opublikowane w periodyku Astronomy and Astrophysics. „Co ciekawe, okazało się, że planety krążące po ciasnych orbitach wokół tych gwiazd są niewielkich rozmiarów. Zazwyczaj otrzymywaliśmy planety o promieniu od 0.5 do 1.5 promienia Ziemi, przy czym najwięcej planet było rozmiarami zbliżonych do Ziemi. Przyszłe odkrycia pozwolą potwierdzić czy mieliśmy rację,” dodaje badacz.

Oprócz tego, astrofizycy określili zawartość wody w planetach krążących w ekosferach wokół swoich niewielkich gwiazd macierzystych. Okazało się, że ok. 90% planet w ponad 10% składa się z wody. Warto przy tym pamiętać, że w przypadku Ziemi ten współczynnik wynosi zaledwie 0.02%. Sytuacja może być jeszcze ciekawsza jeżeli dysk protoplanetarny, w którym powstają owe planety, będzie istniał dłużej niż zakładamy w naszych modelach.  Tak czy inaczej planety tego typu będą pokryte bardzo głębokimi oceanami, na których dnie ze względu na niesamowite ciśnienie, woda będzie związana w lodzie.

Woda jest niezbędnym składnikiem do powstania życia jakie znamy. Czy zatem takie planety sprzyjałyby powstawaniu życia? „Choć woda w stanie ciekłym uważana jest za jeden z niezbędnych dla życia składników, zbyt dużo dobrego może okazać się złym,” mówi Willy Benz. We wcześniejszych badaniach naukowcy z Brna wykazali, że zbyt duża ilość wody może uniemożliwić regulację temperatury na powierzchni tym samym destabilizując klimat. „Jednak tak by było w przypadku Ziemi. Tutaj mamy do czynienia ze znacznie bardziej egzotycznymi planetami, które mogą być wystawione na dużo silniejsze promieniowanie, lub mogą znajdować się w rotacji synchronicznej ze swoimi gwiazdami,” dodaje.

Rozpoczynając swoje obliczenia naukowcy rozważyli kilkaset do kilku tysięcy identycznych, małomasywnych gwiazd, a wokół nich dyski protoplanetarne składające się z pyłu i gazu. Alibert i Benz założyli, że na początku w każdym dysku znajdowało się 10 protoplanet o początkowej masie równej masie Księżyca. W ciągu kilku dni pracy komputera dla każdego układu, model obliczał w jaki sposób te losowo umiejscowione obiekty rosły i migrowały w układzie. To jakie planety powstają zależy od struktury i ewolucji dysków protoplanetarnych.

„Niezależnie od tego czy sprzyjają one życiu czy nie, planety krążące wokół bardzo mało-masywnych gwiazd z pewnością poszerzą naszą wiedzę o procesach powstawania planet i ich ewolucji,” podsumowuje Benz. Ze względu na fakt, że czerwone karły świecą znacznie słabiej niż Słońce, ich planety mogą krążyć znacznie bliżej zanim temperatura na ich powierzchni będzie za wysoka dla wody w stanie ciekłym. Zważając na fakt, że tego typu gwiazdy stanowią większość gwiazd w pobliżu Słońca, łatwo zrozumieć dlaczego istnienie dużej populacji planet podobnych do Ziemi wokół nich jest wyjątkowo ekscytujące.

Źródło: Uniwersytet w Brnie