Leideni (Holland) ülikooli astrofüüsikud Michel Kama ja Alessandro Patruno tõestasid, et neutronitähtede ümber võivad eksisteerida eluks sobivad planeedid. Nii satuvadki teatud tingimuste olemasolul supermaad PSR B1257 + 12 d ja PSR B1257 + 12 c, mis said nimeks Fobetor ja Poltergeist, PSR B1257 + 12 tähe, Lich, elamiskõlblikus tsoonis. Selleteemalise uurimuse avaldasid autorid ühes erialaväljaandes.
Praegu teavad teadlased umbes kolm tuhat neutrontähte, kuid ainult kahel neist on planeedisüsteemid usaldusväärsed ja mõnel võib selline süsteem olla. Tuleb märkida, et esimesed eksoplaneedid avastati täpselt neutronitähe lähedal. See juhtus 1991. aastal. Avastuse tegi Poola-Ameerika raadioastronoom A. Wolschan, kes avastas PSR B1257 + 12 lähedal kaks eksoplaneeti - Fobetor ja Poltergeist. Kõik neist on umbes neli korda raskemad kui meie planeet. Aasta hiljem kinnitas seda avastust Kanada astronoom Dale Frail.
Mõne aja pärast avastati seal veel üks eksoplaneet PSR B1257 + 12 b, mis osutus Maast 50 korda kergemaks. See asub väga lähedal neutronitähele, nii et tingimused sellel pole sobivad isegi kõige ekstreemsemaks eluks. Mis puutub Poltergeisti, siis see eksoplaneet on 4,3 korda raskem kui Maa, tema pinnal ulatub temperatuur 51–652 Kelvinini. Planeet keerleb pulsari ümber 0,36 astronoomilise ühiku kaugusel 66 päevaga. Teine eksoplaneet, Phobetor, on pulsarist kaugemal ja pisut raskem kui Poltergeist.
Täht PSR B1257 + 12 ise asub Neitsi tähtkujus, meie planeedist 2,3 tuhande valgusaasta kaugusel. See on Päikesest umbes 1,4 korda raskem, kuid temast umbes 125 triljonit korda väiksem (pulsari raadius on vaid 10 kilomeetrit). Astronoomide hinnangul on PSR B1257 + 12 vanuseks umbes miljard aastat, see tähendab, et pulsar on Päikesest neli korda noorem. Täht pöörleb 0,06 sekundiga, suure võimsusega röntgenikiirgus eraldub sellest ümbritsevasse ruumi. Varem arvati, et elu neil kahel eksoplaneedil on võimatu, kuid Patruno ja Kama suutsid tõestada, et see pole nii.
Neutronitähtede moodustumine toimub supernoova plahvatuse tagajärjel, mille järel on orbiidil sageli piisavalt ainet protoplaneetilise ketta moodustamiseks. Lisaks pulsarile PSR B1257 + 12 avastati PSR J1719-1438 ümbruses ka eksoplaneete. Süsinikurikas satelliit PSR J1719-1438 b võis juba varem olla valge kääbus. Teadlased möönavad ka, et PSR J1937 + 21 lähedal võib esineda asteroidivöö. Lisaks tõlgendavad teadlased mõnda astronoomilist nähtust, eriti gammakiirguse GRB 101225A purunemist kui neutronitähe ja asteroidi või komeedi kokkupõrget.
Teadlased on traditsiooniliselt tuvastanud kolme tüüpi planeete, mis võivad olla neutrontähtede lähedal. Esimene tüüp hõlmab tüüpilisi planeete, mis on tähtede moodustumise kõrvalsaadus ja mis moodustusid juba enne supernoova plahvatust ja neutronitähe enda ilmumist. Teise tüübi alla kuuluvad planeedid, mis moodustuvad ainest, mis jäi pärast supernoova plahvatust neutronitähe lähedal. Kolmanda tüübi planeedid on planeedid, mis moodustati neutronitähe hävitatud satelliidi materjalist (näiteks PSR J1719-1438 b). See tüüp on tüüpiline millisekundiliste tähtede satelliitide jaoks, eriti PSR B1257 + 12 ja PSR J1719-1438.
Teadlased spekuleerivad, et neutrontähtede ümber olevad planeedid on pigem erand kui reegel. Suure energiaga gamma- ja röntgenikiirgus, samuti niinimetatud pulsar-tuul, võivad miljonist miljardi aastani hävitada ükskõik millise objekti. Samal ajal on suhteliselt väikesel taevakehal, mis on tähest piisavalt kaugel, võimalus säilitada pikka aega stabiilset orbiiti. Sel põhjusel, vaatamata suhteliselt väikesele planeetidega impulsside arvule, ulatub Linnutee sees olevate neutronitähtede suure arvu (umbes miljard) tõttu nende ümber olevate planetaarsüsteemide arv 10 miljonini.
Pulsarite lähedal olevad planetaarsüsteemid ei pea olema sarnased põhijadade tähtede lähedal leiduvatega. Nii määratletakse näiteks planeedi asustatavus tavaliselt selliste mõistetega nagu tasakaalupinna temperatuur, peremeestähelt saadud kiirgusenergia. See energia arvutatakse esimese lähenduse järgi, kui musta keha kiirgus saavutab maksimumi optilises, infrapuna- või ultraviolettkiirguse vahemikus. Sel juhul tehakse kindlaks tüüpilised elamispiirkonnad, mis ulatuvad paarist osast astronoomiliste ühikuni.
Reklaamvideo:
Asustusvöönd, mis on palju väiksem kui põhijärjestuse tähtede lähedal, arvutatakse valgete kääbuste jaoks (Päike muutub 8 miljardi aasta pärast sedalaadi objektiks). Kui 3 miljardi aasta jooksul jahtub täht temperatuurini umbes 10 tuhat kelvinit, on asustatava tsooni asukoht 0,005–0,02 astronoomilist ühikut. Neutronitähtede puhul vastab musta keha kõige eredam kiirgus röntgenikiirgusele, kui täheldatakse paljusid kõrge energiaga ioniseerivaid osakesi. Samal ajal puudub ultraviolettkiirgus, optiline ja infrapunakiirgus.
Uuringu autorid kasutasid spetsiaalset tarkvara, mis analüüsib süsteemi PSR B1257 + 12 fotosid, mis saadi 3. mail 2007 Chandra röntgen-kosmoseteleskoobi abil. Lisaks kasutasid nad 22. mai 2005. aasta vaatlusandmeid, et võrrelda oma tulemusi teiste teadlaste tulemustega. Esialgsete hinnangute kohaselt ulatub Pulsari pinnatemperatuur 1,1 miljoni kelvini ja selle lähedal võib murdosa astronoomiliste ühikute kaugusel olla tolmuketas.
Võimaliku elu ajal Phobetoril ja Poltergeistil võib peamiseks ohuks ja samal ajal peamiseks soojusallikaks olla röntgenikiirgus, mis võib provotseerida planeetide atmosfääri olulist kuumutamist. Gamma ja kõva röntgenikiirgus tungivad atmosfääri palju sügavamalt kui pehmed röntgenkiired ja ultraviolettkiirgus. Kuid juhul, kui gaasiümbrised on laiad, ei saa ohtlik kiirgus planeedi pinnale jõuda.
Kama ja Patruno oletuste kohaselt peaksid isoleeritud impulsside ümber tiirlevad planeedid arenema nagu põhijärjestuse tähtede ümber pöörlevad taevakehad, mis kiirgavad oma evolutsiooni alguses tugevat röntgenikiirgust. Meie planeedil blokeerib röntgenikiirgus kiiresti termosfääri, milles ultraviolett- ja röntgenkiirguse mõjul gaas ioniseerub. Sellel kihil on üsna kõrge temperatuur, mis on sadu - tuhandeid Kelvinit. Samal ajal on see kiht soojusallikana ebaefektiivne, kuna see on haruldane.
Üldiselt aktsepteeritud teesi kohaselt on asustatav tsoon tähe ümbritsev ala, mille pinnasel Maa-sugusel planeedil (see tähendab planeedil, kus on süsihappegaasi, lämmastiku ja vee atmosfäär) võib olla piisavas koguses vedelat vett. Teadlaste arvates on planeedi elamiskõlblikkuse tagamiseks sageli vajalik, kuid ebapiisav tingimus, et selle tasakaalutemperatuuri indikaator ei lange alla 270 kelvini. Kama ja Patruno arvutasid PSR B1257 + 12 pulsaari ümber asustatava vööndi, kasutades Phobetorisse ja Poltergeisti jõudva kiirguse prognoose, hüpoteesides, et kahe supermaastiku tasakaalutemperatuur on 175–275 Kelvinit.
See on täiesti võimalik, kuna suurte planeetide atmosfääris on kõrgem temperatuurigradient kui Maal, mille atmosfäär on üsna homogeenne. Selle põhjal järeldasid teadlased, et kui planeetide peamine energiaallikas on röntgenikiirgus, siis süsteemi PSR B1257 + 12 kõik kolm planeeti on eluks kõlbmatud, kuna seal on liiga külm. Kuid kui võtta arvesse gammakiirgust, mis ilmneb pulsarsituule tõttu planeetide atmosfääris, siis nihutatakse asustatava tsooni piire 2-5 astronoomilise ühiku võrra.
Nende kahe võimaliku stsenaariumi vahel on parameetrite ruum, milles Fobetor ja Poltergeist satuvad elamiskõlblikku tsooni. Lisaks tõestasid uuringu autorid, et kõige iidsem inimesele teadaolev planeet - PSR B1620-26 - isegi kõige optimistlikumal juhul ei saa olla asustatav. Pulsar PSR J1719-1438 kohta on teadlastel praegu röntgenkiirguse kohta liiga vähe andmeid, mistõttu ei saa teha kindlaid järeldusi. Teadlaste sõnul on enamiku isoleeritud impulsside röntgenvalgus heledus koos aine väljavooluga kaaslaseks neutronitähele (nn Bondi-Hoyle'i akretsioon) palju suurem kui PSR B1257 + 12, mis on selles mõttes ebatüüpiline.
Teisisõnu, Maa-sarnaste planeetide jaoks on neutronitähe ümbritsev asustatav tsoon suhteliselt lühike aeg. Ja tiheda atmosfääriga supermaade puhul kestab asustatav tsoon palju kauem. Teadlased on välja arvutanud, et kui meie planeet oleks 1-10 astronoomilisest ühikust PSR B1257 + 12 ja kui selle atmosfäär moodustaks umbes ühe protsendi kogu planeedi massist, siis kaotaks Maa oma gaasikorpuse umbes 10 miljonit aastat. Samadel tingimustel oleksid paksu atmosfääriga supermaastikud umbes triljoni aasta jooksul kaotanud gaasiümbrise.
Nagu teadlased märgivad, pole atmosfääri suurim oht mitte röntgenikiirgus, vaid pulsarituul. Nad tegutsevad kindlal ajal - on olemas mingi surmaliin, mis määrab hetke, mil neutronitäht lõpetab tuule tekitamise. Noorte pulsaatorite puhul juhtub see umbes miljoni aasta jooksul ja millisekundite tähtede puhul miljardite aastatega. Teadlaste sõnul välistab see aga planeedi energiaallika, mille tagajärjel selle temperatuur järsult langeb ning igasugune asustatava tsooni määramise võimalus on välistatud. Kuid sel juhul jääb Bondi-Hoyle'i akretsioon, mis võib tekitada piisavalt röntgenkiirgust, soojendades seega planeeti. Lisaks saab temperatuuri hoida loodete soojendamisega.
Juhul, kui neutrontähe ja magnetilise telje pöördetelg lähevad tugevasti lahku, ei pruugi pulsarituul planeedi pinnale üldse jõuda. Ekvatoriaaltasandil, milles sageli asuvad planeedid, pole pulsartuult, on ainult röntgenkiirgus. Teadlased arvutasid sellise juhtumi kohta, et Phobetori ja Poltergeisti atmosfäär on 850 miljoni aasta jooksul kaotanud umbes 0,0005 maakera massi, mis on umbes 0,0001 tema enda massist. See on väga väike, eriti kui atmosfäär PSR B1257 + 12 d ja PSR B1257 + 12 c moodustab üldtunnustatud eelduse kohaselt umbes ühe protsendi planeetide massist.
See uuring ei anna võimalust teha ühemõttelisi järeldusi, et PSR B1257 + 12 lähedal asuvad supermaad asuvad asustatavas tsoonis. Praegu pole selle määramine impulsside, sealhulgas neutrontähe PSR B1257 + 12 puhul võimatu. Samas näitas uuring, et kui Phobetoril ja Poltergeistil on võimas ja tihe atmosfäär, siis teoreetiliselt võivad need planeedid eluks sobida.
