Obyvatelné planety u bílých trpaslíků? Aneb po stopách druhé generace.

Dalekohled LSST. Credit: LSST Corporation
Dalekohled LSST. Credit: LSST Corporation

Hnacím motorem současného výzkumu exoplanet je snaha o nalezení planety velikosti Země, která by obíhala v obyvatelné oblasti. Na povrchu takovéto planety by mohly být podmínky pro existenci vody v kapalném skupenství. Výzkum exoplanet však v sobě ukrývá celou řadu dalších zajímavých oborů a příležitostí. V poslední době se stále více vyskytují v exoplanetárních studiích bílí trpaslíci. Ať už se jedná o binární systémy, kde je bílý trpaslík v páru s jinou hvězdou (viz seznam článků na konci), nebo o bílé trpaslíky jako takové. Eric Agol, který pracuje na Kalifornské a Washingtonské univerzitě, oba zmíněné obory spojil. Máme hledat obyvatelné exoplanety u bílých trpaslíků?

 


 

Obyvatelná oblast je fakticky pouhou matematickou zkratkou, která je založena na celé řadě fyzikálních vlastností hvězdy. Sama o sobě nám nic neříká o skutečných podmínkách na povrchu případné planety. Hovoří pouze o určitých předpokladech pro hypotetickou planetu. Obyvatelnou oblast jsme nedávno trochu blíže popsali v jednom článku.

 

Parametry obyvatelné oblasti si můžete vypočítat de facto pro jakýkoliv typ hvězdy. Na místě je samozřejmě otázka, zda to má pokaždé smysl.

 

V odborné literatuře je obyvatelná oblast známa pod zkratkou HZ (habitable zone). V poslední době na nás vystrkuje růžky ještě jedna zkratka – WDHZ. Jedná se o obyvatelnou oblast u bílých trpaslíků. Kdo si někdy pročetl nějakou astronomickou knihu nebo chodil do astronomického kroužku, určitě ví, co to bílý trpaslík je.

 

Také naše Slunce se jednoho dne stane bílým trpaslíkem. Nejdříve si však projde fází rudého obra (zvětší svůj objem) a odhodí svou plynnou obálku. V ohnivé náruči rudého obra zaniknou všechny vnitřní planety. Hledat proto prakticky cokoliv v obyvatelné oblasti u bílého trpaslíka může vypadat jako naprostá ztráta času. Ale nepředbíhejme.

 

Obyvatelná oblast u bílých trpaslíků. Na ose vlevo je věk bílého trpaslíků v miliardách let. Na spodní ose vzdálenost od trpaslíka v AU, na horní ose oběžná doba případné planety ve vnech. Na pravé ose pak vidíme povrchovou teplotu bílého trpaslíka v jednotkách tisíců Kelvinů. Čárkovaná čára značí vzdálenost, ve které by případná planeta zemského typu byla roztrhána slapovými silami bílého trpaslíka. Credit: Eric Agol
Obyvatelná oblast u bílých trpaslíků. Na ose vlevo je věk bílého trpaslíků v miliardách let. Na spodní ose vzdálenost od trpaslíka v AU, na horní ose oběžná doba případné planety ve vnech. Na pravé ose pak vidíme povrchovou teplotu bílého trpaslíka v jednotkách tisíců Kelvinů. Čárkovaná čára značí vzdálenost, ve které by případná planeta zemského typu byla roztrhána slapovými silami bílého trpaslíka. Credit: Eric Agol

 

 

 

Bílý trpaslík je ve svém počátku nesmírné horký – dosahuje řádově desítky tisíc Kelvinů. Postupem času ovšem chladne. Bílý trpaslík má obvykle hmotnost jako Slunce (nebo desetiny Slunce) ale poloměr podstatně menší – srovnatelný se Zemí (respektive zhruba 5 až 15 000 km).

 

Jednou z dnešních hlavních metod hledání exoplanet je tranzitní fotometrie. Pokud planeta přechází z našeho pohledu před diskem hvězdy, dochází k periodickým poklesům jasnosti hvězdy. Hloubka tranzitu přitom závisí na velikosti hvězdy a planety. V případě bílých trpaslíků tak může i planeta o velikosti Země způsobit značný pokles jasnosti.

 

Agol se zabývá ve své práci stanovením parametrů obyvatelné oblasti u bílých trpaslíků. Podle jeho výpočtů se zdá, že ideální podmínky mají bílí trpaslíci do 3 miliard let svého věku.

 

Pro bílé trpaslíky o hmotnosti 0,4 až 0,9 Slunce a teplotě nižší než 10 000 K by se obyvatelná oblast nacházela ve vzdálenosti 0,005 až 0,2 AU.

 

To vše je sice velmi hezké, ale může vůbec nějaká planeta přežít fázi rudého obra v tak malé vzdálenosti? Tuto myšlenku můžeme snadno vypustit z hlavy, neboť jednoznačná odpověď zní, že ne.

 

Agol totiž bere do úvahy jiné možnosti. Planeta o velikosti Země by mohla směrem k bílému trpaslíkovi migrovat ze vzdálenějších končin. Vhodnějšími cíly tak mohou být bílí trpaslíci, kteří jsou v páru s jinou hvězdou. V takovém systému dochází ke gravitačním interakcím.

 

Další variantou je vznik planety druhé generace. Takový objekt by mohl být uplácán z plynu a prachu, který obklopuje bílého trpaslíka po odhození plynné obálky dávné hvězdy.

 

Důkazem, že tato výroba planet druhé generace může fungovat, jsou mimo jiné objevy objektů planetární velikosti u pulsarů. V tomto případě vznikly planety až po výbuchu supernovy z trosek hvězdy hlavní posloupnosti.

 

V blízkosti bílých trpaslíků už byly odhaleny i stopy prachu, který vznikl patrně rozdrcením planetky, jenž k němu byla vymrštěna při gravitačních hrátkách s velkou planetou, nacházející se ve vzdálenějších končinách dávného planetárního systému.

 

Agol se domnívá, že bychom měli změnit současné myšlení a přestat bílé trpaslíky ignorovat jako možné hostitele obyvatelných planet.

 

Reálnou šanci na objev exoplanety zemského typu u bílého trpaslíka dostane připravovaná družice GAIA (start v roce 2013). Ještě lepším nástrojem by mohl být obří dalekohled LSST (Large Synoptic Survey Telescope) o průměru 8,2 m, který vyrůstá na hoře El Peñón v Chile. Dalekohled má být schopen během několika dní pročesat celou oblohu. Výsledky pak budou použity k rozličným astronomickým účelům.

 

Odpálení části hory El Peñón pro účely výstavby dalekohledu LSST. Bílá čára na horním snímku ukazuje, kam až musí být skála dalšími odpaly odstraněna. Zdroj: lsst.org
Odpálení části hory El Peñón pro účely výstavby dalekohledu LSST. Bílá čára na horním snímku ukazuje, kam až musí být skála dalšími odpaly odstraněna. Zdroj: lsst.org

 

Dalekohled bude v akci někdy koncem tohoto desetiletí. Shodou okolností před několika dny (8. března) začala na hoře El Peñón viditelnější fáze výstavby. Místo bagrů přišla na řeč trhavina. Došlo k odpálení asi 320 metrů krychlových hornin. Podobných odpalů čeká horu během čtyř měsíců několik desítek.

 

Související články:

 

 

Zdroje:

 

 

 

 

www.novedalekohledy.cz