Astrofysikere ved University of Leiden (Holland) Michel Kama og Alessandro Patruno beviste, at planeter, der er egnede til livet, kan eksistere omkring neutronstjerner. Så i nærvær af visse betingelser befinder superjordene PSR B1257 + 12 d og PSR B1257 + 12 c, der modtog navnene Fobetor og Poltergeist, sig i den beboelige zone i PSR B1257 + 12-stjernen, kaldet Lich. Undersøgelsen om dette emne blev offentliggjort af forfatterne i en af de specialiserede publikationer.
I øjeblikket kender forskere omkring tre tusinde neutronstjerner, men kun to af dem har pålideligt planetsystemer, og nogle kan have sådanne systemer. Det skal bemærkes, at de første eksoplaneter blev opdaget nøjagtigt i nærheden af en neutronstjerne. Det skete i 1991. Opdagelsen blev foretaget af den polsk-amerikanske radioastronom A. Wolschan, der opdagede to eksoplaneter nær PSR B1257 + 12 - Fobetor og Poltergeist. Hver af dem er cirka fire gange tungere end vores planet. Et år senere blev denne opdagelse bekræftet af den canadiske astronom Dale Frail.
Efter nogen tid blev der opdaget en anden exoplanet, PSR B1257 + 12 b, der viste sig at være 50 gange lettere end Jorden. Den er placeret meget tæt på en neutronstjerne, så betingelserne på den er ikke egnede selv for det mest ekstreme liv. Med hensyn til Poltergeist er denne exoplanet 4,3 gange tungere end Jorden, på dens overflade når temperaturen 51-652 Kelvin. Planeten kredser omkring pulsaren i en afstand af 0,36 astronomiske enheder med en periode på 66 dage. Den anden exoplanet, Phobetor, er længere væk fra pulsaren og lidt tungere end Poltergeist.
Stjernen PSR B1257 + 12 ligger selv i stjernebilledet Jomfruen i en afstand af 2,3 tusinde lysår fra vores planet. Den er omkring 1,4 gange tungere end Solen, men omkring 125 billioner gange mindre end den (pulsars radius er kun 10 kilometer). Astronomer estimerer alderen på PSR B1257 + 12 til cirka en milliard år, dvs. pulsaren er fire gange yngre end Solen. Stjernen roterer med en periode på 0,06 sekunder, røntgenstråler med meget kraft kommer fra den ind i det omgivende rum. Man troede tidligere, at livet på disse to exoplaneter var umuligt, men Patruno og Kama var i stand til at bevise, at dette ikke var tilfældet.
Dannelsen af neutronstjerner forekommer som et resultat af en supernovaeksplosion, hvorefter der ofte er nok stof i kredsløb til at danne en protoplanetær disk. Foruden PSR B1257 + 12 pulsar blev eksoplaneter også opdaget omkring PSR J1719-1438. Den kulstofrige satellit PSR J1719-1438 b kan godt have været en hvid dværg tidligere. Forskere indrømmer også, at der kan eksistere et asteroidbælte i nærheden af PSR J1937 + 21. Derudover fortolker forskere nogle astronomiske fænomener, især GRB 101225A gammastråle-burst, som en kollision af en neutronstjerne og en asteroide eller komet.
Forskere har traditionelt identificeret tre typer planeter, der kan være i nærheden af neutronstjerner. Den første type inkluderer typiske planeter, som er et biprodukt af stjernedannelse, og som dannedes allerede før supernova-eksplosionen og udseendet af selve neutronstjernen. Den anden type inkluderer planeter, der er dannet af det stof, der blev efterladt efter en supernovaeksplosion nær en neutronstjerne. Planeter af den tredje type er planeter, der blev dannet ud fra spørgsmålet om en ødelagt satellit af en neutronstjerne (for eksempel PSR J1719-1438 b). Denne type er typisk for satellitter af millisekundstjerner, især for PSR B1257 + 12 og PSR J1719-1438.
Forskere spekulerer i, at planeter omkring neutronstjerner er undtagelsen snarere end reglen. Hma-energi gamma og røntgenstråler samt den såkaldte pulsarvind kan ødelægge ethvert objekt over en periode fra en million til en milliard år. Samtidig har et relativt lille himmellegeme, der er langt nok fra stjernen, en chance for at opretholde en stabil bane i lang tid. På grund af det store antal neutronstjerner i sig selv (ca. en milliard) inden for Mælkevejen når antallet af planetariske systemer omkring dem på grund af det relativt lille antal pulsarer med planeter på 10 millioner.
Planetariske systemer i nærheden af pulsarer behøver ikke at svare til dem, der findes i hovedsekvensstjerner. Så for eksempel defineres en planetes levedygtighed normalt af udtryk som ligevægtsoverfladetemperatur, den givne strålingsenergi modtaget fra værtsstjernen. Denne energi beregnes ved en første tilnærmelse, når sortkropsstråling når sit maksimum i de optiske, infrarøde eller ultraviolette områder. I dette tilfælde identificeres typiske beboelige zoner i en afstand, der spænder fra et par dele til astronomiske enheder.
Salgsfremmende video:
Den beboelige zone, der er meget mindre i størrelse end i nærheden af stjernerne i hovedsekvensen, beregnes for hvide dværge (solen bliver til et objekt af denne art om 8 milliarder år). Når stjernen om 3 milliarder år køler ned til en temperatur på ca. 10 tusind kelvin, vil placeringen af den beboelige zone være i en afstand af 0,005-0,02 astronomiske enheder. Når det kommer til neutronstjerner, svarer den lyseste sortkropsstråling til røntgenstråler, når mange ioniserende partikler med høj energi observeres. På samme tid er ultraviolet, optisk og infrarød stråling praktisk taget fraværende.
Forfatterne af undersøgelsen brugte særlig software, der analyserer fotografier af PSR B1257 + 12-systemet, der blev opnået den 3. maj 2007 ved hjælp af Chandra røntgen-rumteleskop. Derudover brugte de observationsdata fra 22. maj 2005 til at sammenligne deres fund med resultater fra andre forskere. I henhold til foreløbige skøn når pulsars overfladetemperatur 1,1 millioner kelvin, og nær det, i en afstand af en brøkdel af astronomiske enheder, kan en støvskive forekomme.
For muligt liv på Phobetor og Poltergeist, den største fare, og på samme tid kan den vigtigste varmekilde være røntgenstråler, hvilket kan provokere en betydelig opvarmning af planeternes atmosfære. Gamma og hårde røntgenstråler trænger atmosfæren langt dybere end bløde røntgenstråler og ultraviolet stråling. I tilfælde af at gaskonvoluttene er brede, kan farlig stråling imidlertid ikke nå planetens overflade.
I henhold til antagelserne fra Kama og Patruno bør planeter, der kredser isolerede pulsarer, udvikle sig som himmellegemer, der kredser rundt i hovedsekvensstjerner, som udsender stærke røntgenstråler tidligt i deres udvikling. På vores planet blokeres røntgenstråler hurtigt af termosfæren, i hvilken gas ioniseres, når den interagerer med ultraviolette og røntgenstråler. Dette lag har en ret høj temperatur, som er hundreder - tusinder af Kelvin. Samtidig er dette lag ineffektivt som en varmekilde, fordi det er sjældent.
I henhold til den generelt accepterede afhandling er den beboelige zone området omkring en stjerne, hvor en jordlignende planet (dvs. en planet, der har en atmosfære af kuldioxid, nitrogen og vand) kan have en tilstrækkelig mængde flydende vand på sin overflade. Meget ofte en nødvendig, men utilstrækkelig betingelse for planetenes bevarbarhed, mener forskere, at indikatoren for dens ligevægtstemperatur ikke falder under 270 kelvin. Kama og Patruno beregnet den beboelige zone omkring pulsar PSR B1257 + 12 ved hjælp af estimater af den stråling, der når Phobetor og Poltergeist, idet man antagede, at ligevægtstemperaturen for de to superjordar er 175-275 Kelvin.
Dette er meget muligt, da atmosfæren i store planeter har en højere temperaturgradient end på Jorden, hvis atmosfære er ret homogen. Baseret på dette konkluderede forskerne, at hvis røntgenstråler er den vigtigste energikilde for planeterne, så er alle tre planeter i PSR B1257 + 12-systemet uegnet til liv, fordi det er for koldt der. Men hvis vi tager højde for den gammastråling, der opstår på grund af den pulserende vind i planetenes atmosfære, flyttes grænserne for den beboelige zone med en afstand på 2-5 astronomiske enheder.
Mellem disse to mulige scenarier er der et rum med parametre, hvor Fobetor og Poltergeist falder ind i den beboelige zone. Derudover beviste forfatterne af undersøgelsen, at den mest gamle planet, som mennesket kendte - PSR B1620-26 - selv i det mest optimistiske tilfælde ikke kan være beboelig. Med hensyn til pulsar PSR J1719-1438 har videnskabsmænd i øjeblikket for lidt data om røntgenstråling, så der kan ikke drages konkrete konklusioner. Ifølge forskere er røntgenlysets lysstyrke for de fleste af de isolerede pulsarer med udstrømningen af stof til en ledsager til en neutronstjerne (den såkaldte Bondi-Hoyle-akkretion) meget højere end PSR B1257 + 12, som er atypisk i denne forstand.
Med andre ord for jordlignende planeter eksisterer den beboelige zone omkring en neutronstjerne i relativt kort tid. Og for superlande med en tæt atmosfære, varer den beboelige zone meget længere. Forskere har beregnet, at hvis vores planet var 1-10 astronomiske enheder fra PSR B1257 + 12, og hvis dens atmosfære tegnede sig for cirka en procent af massen på hele planeten, ville Jorden miste sin gasskal i ca. 10 millioner år. Under de samme betingelser ville superjordar med tykke atmosfærer miste deres gashylle i løbet af en billion billion år.
Som forskerne bemærker, er den største fare for atmosfæren ikke røntgenstråler, men pulsarvind. De handler på et bestemt tidspunkt - der er en slags dødslinie, der bestemmer det øjeblik, hvor neutronstjernen holder op med at producere vind. I unge pulsarer sker dette om en million år og i millisekundstjerner, milliarder af år. Ifølge forskere eliminerer dette imidlertid kilden til planetens energi, som et resultat heraf temperaturen falder kraftigt, og enhver mulighed for at bestemme den beboelige zone er udelukket. I dette tilfælde forbliver imidlertid Bondi-Hoyle-akkretion, som kan generere nok røntgenstråling og således opvarme planeten. Derudover kan temperaturen opretholdes ved tidevandsopvarmning.
I tilfælde af, at neutronstjernens og den magnetiske akses rotationsakse kraftigt afviger, kan pulsarvinden overhovedet ikke nå planetens overflade. I det ækvatoriale plan, hvor planeterne ofte befinder sig, er der ingen pulsarvind, der er kun røntgenstråling. Forskere i et sådant tilfælde beregnet, at Phobetor og Poltergeists atmosfære i løbet af 850 millioner år har mistet ca. 0,0005 jordmasser, hvilket er ca. 0,0001 af sin egen masse. Dette er meget lille, især hvis atmosfæren PSR B1257 + 12 d og PSR B1257 + 12 c tegner sig for, ifølge den almindeligt accepterede antagelse, ca. en procent af planetenes masse.
Denne undersøgelse giver ikke en mulighed for at drage entydige konklusioner om, at superjordene nær PSR B1257 + 12 er inden for den beboelige zone. I øjeblikket er dens bestemmelse umulig for pulsarer, herunder neutronstjernen PSR B1257 + 12. Samtidig viste undersøgelsen, at hvis Phobetor og Poltergeist har en stærk og tæt atmosfære, så teoretisk set kan disse planeter være egnede til livet.