Czy planety stale zwrócone jedną stroną do swojej gwiazdy mogą gościć życie?

Naukowcy sprawdzili, czy planety pozasłoneczne, stale zwrócone jedną stroną do swojej gwiazdy, są w stanie wytworzyć warunki możliwe dla istnienia życia – poinformował amerykański Uniwersytet Pensylwanii w Filadelfii.

Planety stale zwrócone jedną stroną do swojej gwiazdy

.Jeśli popatrzymy uważnie na Księżyc w różnych okresach – to stwierdzimy, iż stale widzimy tylko jedną jego stronę. Jest to skutek oddziaływań grawitacyjnych Ziemi, które spowolniły obrót Księżyca i jest on obecnie synchroniczny z obiegiem Księżyca wokół Ziemi. Podobna sytuacje występuje w przypadku niektórych planet pozasłonecznych, są one stale zwrócone jedną stroną do swojej gwiazdy.

Przykładem takiego globu jest egzoplaneta LHS 3844 b. Obiekt ten ma całkiem zbliżoną masę do Ziemi (1,3 razy większą). Odkryto go w ramach amerykańskiego projektu obserwacyjnego TESS w 2018 roku. Znajduje się 49 lat świetlnych od nas, czyli całkiem blisko, jak na odległości wśród gwiazd.

Planeta LHS 3844 b dokonuje jednego obiegu wokół swojej gwiazdy w ciągu 11 godzin. Na tak ciasnej orbicie prawie na pewno ma obrót synchroniczny i stale patrzy jedną stroną na swoją gwiazdę.

Po jej dziennej stronie panują temperatury od 1000 do 2000 kelwinów, a ponieważ nie ma atmosfery, to stronie nocnej spadają prawie do zera bezwzględnego. Może się to wydawać zbyt ekstremalne dla wykształcenia i przetrwania życia na takim obiekcie. Ale czy na pewno?

Warunki dla istnienia życia

.Aby to ocenić, naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii w Filadelfii, Japońskiej Agencji ds. Nauki i Technologii o Ziemi i Morzu oraz Uniwersytetu Hokkaido postanowili sprawdzić, co może dziać się pod powierzchnią przy takich wielkich różnicach temperatur, w jaki sposób ta nierównowaga cieplna wpływa na płaszcz, czyli rozległą warstwę skalistą znajdującą się pomiędzy skorupą planety, a jej jądrem.

W laboratorium użyto prostokątnego zbiornika o wielkości blatu od stołu. Wypełniono go lepką cieczą (gliceryną) oraz ciekłymi kryształami o własnościach termochromatycznych, czyli takich, które zmieniają odcień pod wpływem temperatury.

Konwekcja w płaszczu planety takiej, jak LHS 3844 b, napędzana jest głównie przez różnice temperatur i gęstości. Aby sprawdzić to w swoim modelu, zespół umieścił cztery termostaty kontrolujące ogrzewanie i chłodzenie na krawędziach zbiornika. W ten sposób można było zasymulować obszary po dziennej i nocnej stronie planety, a także na powierzchni i głęboko pod nią. 

Okazało się, że przepływ w płaszczu dąży do spójnej pętli. Gorący materiał unosi się po stronie dziennej, przemieszcza się na górę, ochładza i opada z powrotem po stronie nocnej, zanim powróci wzdłuż dołu. To prosta, stała cyrkulacja, a nie chaos, jaki panuje w płaszczu Ziemi – wskazują badacze.

Czasami rytm był zaburzany przez wypiętrzające się pióropusze, przypominające kształtem grzyby. Wznosiły się one z rozgrzanego dna zbiornika. Pozostawały jednak zakotwiczone (zawsze formowały się w tym samym miejscu), w przeciwieństwie do ich odpowiedników na Ziemi, dryfujących po płytach tektonicznych.

Transport ciepła można opisać tzw. liczbami Nusselta. Służą one do porównania warunków w ośrodku płynnym. Okazało się, że mają one wartości podobne do ziemskich. Badacze uważają, iż sugeruje to, że niektóre egzoplanety tego typu mogą posiadać lokalne warunki geotermalne sprzyjające powstawaniu składników niezbędnych do życia, szczególnie w bardziej umiarkowanych szerokościach „geograficznych”.

Wyniki badań przedstawiono w artykule, który ukazał się w „Nature Communications”. Badaniami kierował Daisuke Noto z Uniwersytetu Pensylwanii w Filadelfii.

W 2023 roku Międzynarodowa Unia Astronomiczna (IAU) nadała planecie LHS 3844 b nazwę Kua’kua, a gwieździe nazwę Batsu`

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy” – cały artykuł [LINK]

PAP/eg