Astrofyzici na University of Leiden (Nizozemsko) Michel Kama a Alessandro Patruno prokázali, že kolem neutronových hvězd mohou existovat planety vhodné pro život. Takže v přítomnosti určitých podmínek se superhvězdy PSR B1257 + 12 d a PSR B1257 + 12 c, které dostaly jména Fobetor a Poltergeist, nacházejí v obyvatelné zóně hvězdy PSR B1257 + 12, zvané Lich. Studii na toto téma publikovali autoři v jedné ze specializovaných publikací.
V současné době vědci vědí asi tři tisíce neutronových hvězd, ale pouze dvě z nich spolehlivě mají planetární systémy, a některé takové systémy mohou mít. Je třeba poznamenat, že první exoplanety byly objeveny přesně v blízkosti neutronové hvězdy. Stalo se to v roce 1991. Objev byl proveden polsko-americkým rozhlasovým astronomem A. Wolschanem, který objevil dva exoplanety poblíž PSR B1257 + 12 - Fobetor a Poltergeist. Každá z nich je asi čtyřikrát těžší než naše planeta. O rok později tento objev potvrdil kanadský astronom Dale Frail.
Po nějaké době tam byl objeven další exoplanet, PSR B1257 + 12 b, který se ukázal být 50krát lehčí než Země. Je umístěn velmi blízko neutronové hvězdy, takže podmínky na něm nejsou vhodné ani pro nejextrémnější život. Pokud jde o poltergeisty, tento exoplanet je 4,3krát těžší než Země, na jeho povrchu teplota dosahuje 51-652 Kelvinů. Planeta se točí kolem pulsaru ve vzdálenosti 0,36 astronomických jednotek po dobu 66 dnů. Druhý exoplanet, Phobetor, je dále od pulsaru a mírně těžší než Poltergeista.
Hvězda PSR B1257 + 12 se nachází v souhvězdí Panny, ve vzdálenosti 2,3 tisíce světelných let od naší planety. Je to asi 1,4krát těžší než Slunce, ale asi 125 bilionůkrát menší (poloměr pulsaru je jen 10 kilometrů). Astronomové odhadují věk PSR B1257 + 12 na přibližně jednu miliardu let, to znamená, že pulsar je čtyřikrát mladší než Slunce. Hvězda se otáčí s periodou 0,06 sekundy, z ní vyzařují vysoce výkonné rentgenové paprsky do okolního prostoru. Dříve se předpokládalo, že život na těchto dvou exoplanetech není možný, ale Patruno a Kama dokázali, že tomu tak není.
K vytvoření neutronových hvězd dochází v důsledku výbuchu supernovy, po kterém je na oběžné dráze často dost hmoty, aby se vytvořil protoplanetární disk. Kromě pulsaru PSR B1257 + 12 byly objeveny také exoplanety kolem PSR J1719-1438. Satelit PSR J1719-1438 b bohatý na uhlík mohl být dříve bílý trpaslík. Vědci také připouštějí, že poblíž PSR J1937 + 21 může existovat pás asteroidů. Kromě toho vědci interpretují některé astronomické jevy, zejména výbuch gama paprsků GRB 101225A, jako srážka neutronové hvězdy a asteroidu nebo komety.
Vědci tradičně identifikovali tři typy planet, které mohou být poblíž neutronových hvězd. První typ zahrnuje typické planety, které jsou vedlejším produktem tvorby hvězd a které se formovaly ještě před výbuchem supernovy a objevením samotné neutronové hvězdy. Druhý typ zahrnuje planety, které jsou tvořeny z hmoty, která zůstala po explozi supernovy poblíž neutronové hvězdy. Planety třetího typu jsou planety, které byly vytvořeny z hmoty zničeného satelitu neutronové hvězdy (například PSR J1719-1438 b). Tento typ je typický pro satelity milisekundových hvězd, zejména pro PSR B1257 + 12 a PSR J1719-1438.
Vědci spekulují, že planety kolem neutronových hvězd jsou spíše výjimkou než pravidlem. Vysokoenergetické gama a rentgenové paprsky, jakož i tzv. Pulsarový vítr, mohou zničit jakýkoli předmět v období od miliónu do miliardy let. Současně má relativně malé nebeské těleso, které je dost daleko od hvězdy, dlouhou šanci udržet stabilní oběžnou dráhu. Z tohoto důvodu, přes relativně malý počet pulsarů s planetami, kvůli velkému množství samotných neutronových hvězd (asi miliarda) v Mléčné dráze, počet planetárních systémů kolem nich dosahuje 10 milionů.
Planetární systémy poblíž pulsarů nemusí být podobné těm, které se nacházejí poblíž hvězd hlavní sekvence. Například například obývatelnost planety je obvykle definována termíny jako je rovnovážná povrchová teplota, daná radiační energie přijatá od hostitelské hvězdy. Tato energie se počítá při první aproximaci, když záření černého těla dosahuje svého maxima v optickém, infračerveném nebo ultrafialovém rozsahu. V tomto případě jsou typické obytné zóny identifikovány ve vzdálenosti od několika akcií po astronomické jednotky.
Propagační video:
Obyvatelná zóna, která je mnohem menší než velikost hvězd hlavního sledu, se počítá pro bílé trpaslíky (Slunce se za 8 miliard let změní v předmět tohoto druhu). Když za 3 miliardy let hvězda zchladne na teplotu asi 10 tisíc kelvinů, umístění obyvatelné zóny bude ve vzdálenosti 0,005-0,02 astronomických jednotek. Pokud jde o neutronové hvězdy, odpovídá nejjasnější černé záření rentgenovým paprskům, když je pozorováno mnoho iontů s vysokou energií. Zároveň prakticky chybí ultrafialové, optické a infračervené záření.
Autoři studie použili speciální software, který analyzuje fotografie systému PSR B1257 + 12, které byly získány 3. května 2007 pomocí rentgenového kosmického dalekohledu Chandra. Kromě toho použili pozorovací údaje z 22. května 2005 ke srovnání svých nálezů s nálezy jiných vědců. Podle předběžných odhadů dosahuje povrchová teplota pulsaru 1,1 milionu kelvinů a poblíž ní, ve vzdálenosti zlomku astronomických jednotek, může existovat prachový disk.
Pro možný život na Phobetoru a Poltergeistovi, hlavním nebezpečí a zároveň hlavním zdrojem tepla, mohou být rentgenové paprsky, které mohou vyvolat významné zahřátí atmosféry planet. Gama a tvrdé rentgenové paprsky pronikají do atmosféry mnohem hlouběji než měkké rentgenové paprsky a ultrafialové záření. V případě širokých plynových obalů se však nebezpečné záření nemůže dostat na povrch planety.
Podle předpokladů Kamy a Patruna by se planety, které se točí kolem izolovaných pulsarů, měly vyvíjet jako nebeská tělesa, která se točí kolem hvězd hlavní sekvence, které emitují silné rentgenové paprsky na počátku svého vývoje. Na naší planetě jsou rentgenové paprsky rychle blokovány termosférou, ve které je plyn ionizován při interakci s ultrafialovým a rentgenovým zářením. Tato vrstva má poměrně vysokou teplotu, což jsou stovky - tisíce Kelvinů. Současně je tato vrstva neúčinná jako zdroj tepla, protože je vzácná.
Podle obecně přijímané teze je obyvatelná zóna oblast kolem hvězdy, ve které může planeta Země (tj. Planeta s atmosférou oxidu uhličitého, dusíku a vody) mít na svém povrchu dostatečné množství kapalné vody. Vědci se domnívají, že nezbytnou, ale nedostatečnou podmínkou pro obývatelnost planety je, že její rovnovážná teplota neklesne pod 270 kelvinů. Kama a Patruno vypočítali obyvatelnou zónu kolem pulsaru PSR B1257 + 12 pomocí odhadů záření dosahujícího Phobetora a Poltergeista, přičemž se předpokládá, že rovnovážná teplota dvou super-Zemí je 175-275 Kelvinů.
To je docela možné, protože atmosféra velkých planet má vyšší teplotní gradient než na Zemi, jejíž atmosféra je zcela homogenní. Na základě toho vědci dospěli k závěru, že pokud jsou rentgenové paprsky hlavním zdrojem energie pro planety, pak jsou všechny tři planety systému PSR B1257 + 12 pro život nevhodné, protože tam je příliš chladno. Pokud však vezmeme v úvahu gama záření, ke kterému dochází v důsledku pulsarového větru v atmosféře planet, pak se hranice obytné zóny posunou o vzdálenost 2-5 astronomických jednotek.
Mezi těmito dvěma možnými scénáři existuje prostor parametrů, ve kterém Fobetor a Poltergeist spadají do obyvatelné zóny. Autoři studie navíc prokázali, že nejstarší planeta, která je člověku známa - PSR B1620-26 - ani v nejoptimističtějším případě nemůže být obyvatelná. Pokud jde o pulsar PSR J1719-1438, vědci v současné době mají příliš málo údajů o rentgenovém záření, takže nelze vyvodit žádné definitivní závěry. Podle vědců je rentgenová svítivost většiny izolovaných pulsarů s odtokem látky do společníka na neutronovou hvězdu (tzv. Bondiho-Hoylovo narůstání) mnohem vyšší než v případě PSR B1257 + 12, což je v tomto smyslu atypické.
Jinými slovy, pro planety podobné Zemi existuje obyvatelná zóna kolem neutronové hvězdy po relativně krátkou dobu. A pro super pozemky s hustou atmosférou trvá obyvatelná zóna mnohem déle. Vědci počítali, že pokud by naše planeta byla 1-10 astronomických jednotek z PSR B1257 + 12, zatímco kdyby její atmosféra představovala asi jedno procento hmoty celé planety, pak by Země ztratila svůj plynový obal asi za 10 milionů let. Za stejných podmínek by super-Země s hustou atmosférou ztratily svou plynovou obálku asi za bilion let.
Jak vědci poznamenávají, největším nebezpečím pro atmosféru nejsou rentgenové paprsky, ale větrné pulsary. Působí v určitou dobu - existuje určitá linie smrti, která určuje okamžik, kdy neutronová hvězda přestane produkovat vítr. U mladých pulsarů se to stane asi za milión let a za milisekundové hvězdy miliardy let. Podle vědců to však vylučuje zdroj energie planety, v důsledku čehož její teplota prudce klesá, a je vyloučena jakákoli možnost určení obytné zóny. V tomto případě však zůstává Bondiho-Hoylovo narůstání, které může generovat dostatek rentgenového záření, a tak ohřát planetu. Kromě toho lze teplotu udržovat přílivovým ohřevem.
V případě, že se osa otáčení neutronové hvězdy a magnetické osy silně odkloní, nemusí pulsarový vítr vůbec dosáhnout povrchu planety. V rovníkové rovině, ve které jsou planety často umístěny, není žádný pulsarový vítr, existuje pouze rentgenové záření. Vědci pro takový případ počítali, že atmosféra Phobetoru a Poltergeistu během 850 miliónů let ztratila přibližně 0,0005 pozemských hmot, což je přibližně 0,0001 své vlastní hmotnosti. To je velmi malé, zejména pokud atmosféra PSR B1257 + 12 d a PSR B1257 + 12 c tvoří podle obecně přijímaného předpokladu asi jedno procento hmotnosti planet.
Tato studie neposkytuje příležitost vyvodit jednoznačné závěry, že super-Země poblíž PSR B1257 + 12 jsou v obytné zóně. V tuto chvíli je jeho stanovení nemožné pro pulsary, včetně neutronové hvězdy PSR B1257 + 12. Studie zároveň ukázala, že pokud mají Phobetor a Poltergeist silnou a hustou atmosféru, mohou být tyto planety teoreticky vhodné pro život.