Po Słońcu pozostanie jedynie biały karzeł. Czy on też może sprzyjać życiu?

I po przeczytaniu takiego tytułu, z pewnością jakiś komentator przywoła prawo nagłówków Betteridge’a bez czytania artykułu. Trudno, taki los. Jeżeli jednak ów komentator pofatyguje się do artykułu, to z pewnością swój komentarz szybko usunie, bowiem sprawa wcale nie jest taka prosta i odpowiedź na pytanie zadane w tytule nie musi być przecząca.

Białych karłów ci u nas pod dostatkiem. Każda gwiazda o masie zbliżonej do Słońca zakończy swoje życie, najpierw wchodząc w fazę czerwonego olbrzyma, w której znacząco powiększy swoje rozmiary, a następnie rozwieje swoje zewnętrzne otoczki, tworząc na chwilę, kosmiczną chwilę, przepiękną mgławicę planetarną, pozostawiając w miejscu gwiazdy jedynie białego karła.

Kiedy obserwujemy inne białe karły, dostrzegamy, że wiele z nich otoczonych jest dyskami gruzowymi. Owe dyski zbudowane są z pozostałości po planetach, które kiedyś krążyły wokół gwiazdy, po której pozostał jedynie biały karzeł. Jak dotąd udało się odkryć jedynie jedną planetę o masie Jowisza, która krążyła wokół białego karła.

Czy zatem istnieje więcej planet krążących wokół białych karłów? Czy wokół takich obiektów mogą istnieć planety podobne do Ziemi?

Białe karły to obiekty o masie mniej więcej Słońca i rozmiarach zbliżonych do Ziemi. Mamy zatem do czynienia z obiektami niezwykle gęstymi, które emitują jedynie zgromadzone w swoim wnętrzu ciepło. Skoro jednak jest tu jakieś ciepło, to oznacza to, że biały karły także muszą mieć ekosferę, w której na potencjalnych planetach może istnieć woda w stanie ciekłym.

Astronomowie są prawie pewni, że większość gwiazd ma planety. Ale planety te są w niebezpieczeństwie, gdy krążą wokół gwiazdy, która opuszcza ciąg główny i staje się czerwonym olbrzymem. Proces ten mówiąc najprościej sieje spustoszenie na planetach, pochłaniając niektóre z nich i rozrywając inne na skutek oddziaływań pływowych. Niektóre białe karły są otoczone dyskami odłamków i mogą to być jedynie pozostałości po planetach, które krążyły wokół gwiazdy, kiedy ona wciąż znajdowała się na ciągu głównym.

W 2020 roku badacze ogłosili odkrycie nienaruszonej planety wśród dysku odłamków w ekosferze wokół białego karła WD1054-226. Jeśli jest jeden, prawie na pewno gdzieś tam są inne planety tego typu. Dlaczego ich nie znaleźliśmy? Czy fakt, że pierwszą znalezioną przez nas planetą jest planeta o masie Jowisza, oznacza, że populacja egzoplanet w układach białych karłów jest przez nie zdominowana?

Najnowszy artykuł opublikowany na serwerze preprint arXiv opisuje kwestię egzoplanet krążących wokół białych karłów i zadaje pytanie, dlaczego skaliste planety wokół białych karłów wydają się rzadkością.

Białe karły są obiektami długowiecznymi i niezwykle stabilnymi. Zatem mimo że ich ekosfery są znacznie mniejsze niż strefa wokół gwiazdy takiej jak nasze Słońce, nadal istnieją. Teoretycznie na planetach w tych ekosferach mogłoby istnieć życie.

Jedyna nienaruszona planeta wokół białego karła, o której wiemy na pewno, została odkryta przez należącą do NASA sondę kosmiczną TESS i jest to naprawdę imponująca planeta: 13,8 masy Jowisza.

Biorąc pod uwagę względny niedobór planet-olbrzymów w porównaniu z planetami ziemskimi, na co wskazują zarówno dane demograficzne egzoplanet, jak i symulacje teoretyczne, jest to być może nieco zaskakujące – wyjaśniają autorzy opracowania.

To stwierdzenie może brzmieć zaskakująco dla czytelników. Szybkie spojrzenie na katalog egzoplanet NASA pokazuje, że jest 5535 potwierdzonych egzoplanet; 1898 z nich jest podobnych do Neptuna, a 1756 z nich to gazowe olbrzymy. Tylko 1675 z nich to superziemie, a zaledwie 199 to planety ziemskie. Stwierdzenie autora, że planet o małych promieniach jest więcej niż planet o dużych promieniach, wydaje się z tego punktu widzenia zdumiewające. Problem w tym, że to, co udało nam się odkryć, w żaden sposób nie odzwierciedla, tego co w przestrzeni kosmicznej może się znajdować. Każda metoda wykrywania planet ma swój błąd selekcji.

WD 1856 b może być jedyną potwierdzoną planetą białego karła, ale są też inni kandydaci, a większość z nich to także planety o masie Jowisza lub większej.

Dla Kippinga niepokojące są konsekwencje odkrycia masywnego gazowego giganta wokół białego karła. „Implikowana hipoteza jest taka, że tranzytujące planety skaliste są w pobliżu białych karłów rzadkoscią” – czytamy w artykule.

Istnieje wiele dowodów na istnienie małych planet typu ziemskiego wokół białych karłów. Ale dowody znajdują się w dyskach składających się ze skalistych szczątków zniszczonych planet typu ziemskiego. Oznacza to, że te planety gdzieś tam są, ale pojawia się pytanie, czy w strefach zamieszkiwalnych istnieją jakieś, które nie uległy zniszczeniu?

Tego nie jesteśmy w stanie ustalić tak naprawdę. Jak dotąd udało się odkryć tylko jedną planetę krążącą wokół białego karła. Jedna planeta nie powie nam nic o tym, jakie planety najczęściej krążą w takich układach. Sytuacja jest mniej więcej taka, jak z poszukiwaniem życia w kosmosie. Do momentu kiedy znamy tylko jedną planetę z życiem we wszechświecie, to nie jesteśmy w stanie nic powiedzieć o częstotliwości występowania życia we wszechświecie. Taki los, trzeba szukać dalej.

Kipping obliczył, że prawdopodobieństwo, że pierwsza odkryta planeta krążąca wokół białego karła będzie planetą masywną, wynosi 0,37%. Jest to niezwykle rzadkie, ale niekoniecznie prowadzi do jakichkolwiek wiarygodnych wniosków. „To z pewnością interesujące” – pisze Kipping – „ale wcale nie przytłaczające – w historii astronomii nieprawdopodobne zdarzenia zdarzały się wielokrotnie”miały i będą miały miejsce”.

Więc dokąd nas to prowadzi? Wykryliśmy jedną planetę krążącą wokół białego karła (WD) i jest to masywny gazowy olbrzym, ale wokół WD mamy wiele dysków odłamków skalistych, które musiały pochodzić z planet ziemskich. Gdzie to prowadzi do hipotezy, że małe skaliste planety wokół WD są rzadkie?

Może to tylko jedna z tych rzeczy, które choć interesujące, mogą prowadzić jedynie do niedokładnych wniosków. Jak to często bywa, potrzebujemy więcej danych. „Z pewnością byłoby przedwczesne przerywanie bieżących i przyszłych wysiłków mających na celu poszukiwanie planet typu ziemskiego wokół WD”.

Nauka o egzoplanetach białych karłów jest dopiero w powijakach. Ale jest nadzieja, ponieważ WD są tak stabilne i długotrwałe. Podobnie jak ich ekosfery.

Białe karły są wyjątkowe wśród gwiazd, ponieważ ich promień jest taki sam jak promień Ziemi. Są mniejsze od innych gwiazd, co może ułatwić wykrywanie krążących wokół nich planet wielkości Ziemi. Może także ułatwić badania atmosfery, w tym potencjalne wykrywanie sygnatur biologicznych, które mogą być trudniejsze w przypadku planet krążących wokół znacznie większych gwiazd.

Hipotezę Kippinga, że planety typu ziemskiego są rzadkością wokół WD, można łatwo przetestować. Ukierunkowane poszukiwania bez wątpienia zaczną ujawniać prawdziwą populację planet krążących wokół białych karłów.

Jeśli wokół białych karłów odkryjemy więcej światów podobnych do Ziemi, otworzy się nowa droga dla życia i większy potencjał do przetrwania życia we wszechświecie.