Lille, hårdføre planeter med størst sandsynlighed for at overleve deres stjerners død

Lille, hårdføre planeter fyldt med tætte elementer har den bedste chance for at undgå at blive knust og opslugt, når deres værtsstjerne dør, har ny forskning fra University of Warwick fundet. Den nye forskning er publiceret i tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

Astrofysikere fra Warwick Astronomy and Astrophysics Group modellerede chancerne for, at forskellige planeter bliver ødelagt af tidevandskræfter, når deres værtsstjerner bliver hvide dværge, og har bestemt de mest betydningsfulde faktorer, der afgør, om de undgår ødelæggelse.

Deres 'overlevelsesguide' for exoplaneter kunne hjælpe med at guide astronomer til at lokalisere potentielle exoplaneter omkring hvide dværgstjerner, da en ny generation af endnu kraftigere teleskoper bliver udviklet til at søge efter dem.

De fleste stjerner som vores egen sol vil til sidst løbe tør for brændstof og krympe og blive hvide dværge. Nogle kredsende kroppe, der ikke ødelægges i malstrømmen, der opstår, når stjernen sprænger sine ydre lag væk, vil derefter blive udsat for skift i tidevandskræfter, når stjernen kollapser og bliver supertæt. De gravitationskræfter, der udøves på alle planeter, der kredser om, ville være intense og ville potentielt trække dem ind i nye baner, endda skubbe nogle længere ud i deres solsystemer.

Ved at modellere virkningerne af en hvid dværgs ændring i tyngdekraften på kredsende klippelegemer, forskerne har bestemt de mest sandsynlige faktorer, der vil få en planet til at bevæge sig inden for stjernens 'ødelæggelsesradius'; afstanden fra stjernen, hvor en genstand, der kun holdes sammen af ​​sin egen tyngdekraft, vil gå i opløsning på grund af tidevandskræfter. Inden for destruktionsradius vil der dannes en skive af affald fra ødelagte planeter.

Selvom en planets overlevelse afhænger af mange faktorer, modellerne afslører, at jo mere massiv planeten er, jo mere sandsynligt vil det blive ødelagt gennem tidevandsinteraktioner.

Men ødelæggelse er ikke sikker baseret på masse alene og afhænger delvist af viskositet, et mål for modstand mod deformation:exo-jorde med lav viskositet sluges let, selvom de befinder sig ved adskillelser inden for fem gange afstanden mellem midten af ​​den hvide dværg og dens ødelæggelsesradius. Saturns måne Enceladus - ofte beskrevet som en 'beskidt snebold' - er et godt eksempel på en homogen planet med meget lav viskositet.

Ekso-jorde med høj viskositet sluges kun let, hvis de befinder sig i afstande inden for to gange afstanden mellem midten af ​​den hvide dværg og dens ødelæggelsesradius. Disse planeter ville udelukkende være sammensat af en tæt kerne af tungere grundstoffer, med en lignende sammensætning som 'heavy metal'-planeten opdaget af et andet hold af University of Warwick-astronomer for nylig. Den planet har undgået at blive opslugt, fordi den er så lille som en asteroide.

Dr. Dimitri Veras, fra University of Warwick's Department of Physics, sagde:"Avisen er en af ​​de første dedikerede undersøgelser nogensinde, der undersøger tidevandseffekter mellem hvide dværge og planeter. Denne type modellering vil have stigende relevans i de kommende år, når yderligere klippelegemer sandsynligvis vil blive opdaget tæt på hvide dværge."

"Vores undersøgelse, mens den er sofistikeret i flere henseender, behandler kun homogene klippeplaneter, der er konsistente i deres struktur hele vejen igennem. En flerlagsplanet, som Jorden, ville være betydeligt mere kompliceret at beregne, men vi undersøger også muligheden for at gøre det."

Afstand fra stjernen, ligesom planetens masse, har en robust sammenhæng med overlevelse eller opslugning. Der vil altid være en sikker afstand fra stjernen, og denne sikre afstand afhænger af mange parametre. Generelt, en klippeagtig homogen planet, som ligger på et sted fra den hvide dværg, som er ud over omkring en tredjedel af afstanden mellem Merkur og Solen, vil med garanti undgå at blive slugt af tidevandskræfter.

Dr. Veras sagde:"Vores undersøgelse får astronomer til at lede efter klippeplaneter tæt på - men lige uden for - den hvide dværgs ødelæggelsesradius. Hidtil har observationer fokuseret på denne indre region, men vores undersøgelse viser, at klippeplaneter kan overleve tidevandsinteraktioner med den hvide dværg på en måde, der skubber planeterne lidt udad.

"Astronomer bør også lede efter geometriske signaturer i kendte affaldsskiver. Disse signaturer kan være resultatet af gravitationsforstyrrelser fra en planet, som befinder sig lige uden for ødelæggelsesradius. I disse tilfælde, skiverne ville være blevet dannet tidligere ved at knuse asteroider, som med jævne mellemrum nærmer sig og trænger ind i den hvide dværgs ødelæggelsesradius."