Astrofiziki z univerze v Leidnu (Nizozemska) Michel Kama in Alessandro Patruno sta dokazala, da okoli nevtronskih zvezd lahko obstajajo planeti, primerni za življenje. Torej se ob določenih pogojih nadzemeljska PSR B1257 + 12 d in PSR B1257 + 12 c, ki sta dobila ime Fobetor in Poltergeist, znajdeta v naseljeni coni zvezde PSR B1257 + 12, imenovani Lich. Študijo na to temo so avtorji objavili v eni od specializiranih publikacij.
Trenutno znanstveniki poznajo približno tri tisoč nevtronskih zvezd, le dve od njih pa zanesljivo imata planetarne sisteme, nekateri pa lahko takšne sisteme. Treba je opozoriti, da so bili prvi eksoplaneti odkriti točno v bližini nevtronske zvezde. Zgodilo se je leta 1991. Odkritje je opravil poljsko-ameriški radijski astronom A. Wolschan, ki je v bližini PSR B1257 + 12 - Fobetor in Poltergeist odkril dva eksoplaneta. Vsak od njih je približno štirikrat težji od našega planeta. Leto pozneje je to odkritje potrdil kanadski astronom Dale Frail.
Čez nekaj časa so tam odkrili še en eksoplanet, PSR B1257 + 12 b, ki se je izkazal za 50-krat lažji od Zemlje. Nahaja se zelo blizu nevtronske zvezde, zato pogoji na njej niso primerni niti za najbolj ekstremno življenje. Kar zadeva Poltergeist, je ta eksoplanet 4,3-krat težji od Zemlje, na njegovi površini temperatura doseže 51-652 Kelvina. Planet se vrti okoli pulsarja na razdalji 0,36 astronomskih enot v obdobju 66 dni. Drugi eksoplanet, Phobetor, je od pulsarja bolj oddaljen in nekoliko težji od poltergeista.
Zvezda PSR B1257 + 12 se nahaja v ozvezdju Device, na razdalji 2,3 tisoč svetlobnih let od našega planeta. Je približno 1,4-krat težji od Sonca, vendar je približno 125 trilijonov krat manjši od njega (polmer pulsarja je le 10 kilometrov). Astronomi ocenjujejo starost PSR B1257 + 12 na približno milijardo let, torej je pulsar štirikrat mlajši od Sonca. Zvezda se vrti v obdobju 0,06 sekunde, iz nje izvirajo močni rentgenski žarki v okolico. Prej je veljalo, da je življenje na teh dveh eksoplanetih nemogoče, vendar sta Patruno in Kama lahko dokazala, da temu ni tako.
Tvorba nevtronskih zvezd nastane kot posledica eksplozije supernove, po kateri je na orbiti pogosto dovolj snovi, da se lahko oblikuje protoplanetarni disk. Poleg pulsara PSR B1257 + 12 so okoli PSR J1719-1438 odkrili tudi eksoplanete. Ogljikov bogat satelit PSR J1719-1438 b je bil morda prej beli škrat. Znanstveniki tudi priznavajo, da lahko v bližini PSR J1937 + 21 obstaja asteroidni pas. Poleg tega znanstveniki razlagajo nekatere astronomske pojave, zlasti razpok gama-žarkov GRB 101225A, kot trk nevtronske zvezde in asteroida ali kometa.
Raziskovalci so tradicionalno opredelili tri vrste planetov, ki so lahko blizu nevtronskih zvezd. Prva vrsta vključuje tipične planete, ki so stranski produkt nastajanja zvezd in so nastali še pred eksplozijo supernove in pojavom same nevtronske zvezde. Druga vrsta vključuje planete, ki so nastali iz snovi, ki je ostala po eksploziji supernove blizu nevtronske zvezde. Planeti tretjega tipa so planeti, ki so nastali iz snovi uničenega satelita nevtronske zvezde (na primer PSR J1719-1438 b). Ta vrsta je značilna za satelite milisekundnih zvezd, zlasti za PSR B1257 + 12 in PSR J1719-1438.
Znanstveniki ugibajo, da so planeti okoli nevtronskih zvezd prej izjema kot pravilo. Visokoenergijska gama in rentgenski žarki ter tako imenovani pulsarjev veter lahko v obdobju od milijona do milijarde let uničijo kateri koli predmet. Hkrati ima lahko razmeroma majhno nebesno telo, ki je dovolj oddaljeno od zvezde, dolgo časa ohraniti stabilno orbito. Iz tega razloga kljub razmeroma majhnemu številu puls s planeti zaradi velikega števila samih nevtronskih zvezd (približno milijarda) znotraj Mlečne poti število planetarnih sistemov okoli njih dosega 10 milijonov.
Planetarni sistemi v bližini pulsarjev ne bi smeli biti podobni tistim, ki jih najdemo v bližini zvezd glavnega zaporedja. Tako je na primer bivalnost planeta običajno definirana z izrazi, kot so ravnotežna površinska temperatura, dana sevalna energija, prejeta od zvezde gostiteljice. Ta energija se izračuna v prvem približku, ko sevanje črnega telesa doseže svoj maksimum v optičnem, infrardečem ali ultravijoličnem območju. V tem primeru se značilne bivalne cone prepoznajo na razdalji, ki sega od nekaj deležev do astronomskih enot.
Promocijski video:
Bivalno območje, ki je veliko manjše kot blizu glav glav zaporedja, se izračuna za bele pritlikavce (Sonce se bo v 8 milijard let spremenilo v tovrstni objekt). Ko se bo zvezda ohladila do temperature okoli 10 tisoč Kelvinov v 3 milijardah let, bo lokacija bivalnega območja na razdalji 0,005-0,02 astronomskih enot. Ko gre za nevtronske zvezde, najsvetlejše sevanje črnega telesa ustreza rentgenskim žarkom, ko opazimo veliko visokoenergijskih ionizirajočih delcev. Hkrati ultravijolično, optično in infrardeče sevanje praktično ni.
Avtorji študije so uporabili posebno programsko opremo, ki analizira fotografije sistema PSR B1257 + 12, ki so jih pridobili 3. maja 2007 s pomočjo vesoljskega teleskopa Chandra. Poleg tega so uporabili podatke opazovanja od 22. maja 2005, da so primerjali ugotovitve z rezultati drugih znanstvenikov. Po predhodnih ocenah površinska temperatura pulsara doseže 1,1 milijona kelvin, blizu njega pa lahko na razdalji del astronomskih enot obstaja disk za prah.
Za morebitno življenje na Phobetorju in Poltergeistu so glavna nevarnost in hkrati glavni vir toplote rentgenski žarki, ki lahko izzovejo znatno segrevanje ozračja planetov. Gama in trdi rentgenski žarki prodrejo v ozračje veliko globlje kot mehki rentgenski žarki in ultravijolično sevanje. Če pa so plinske ovojnice široke, nevarno sevanje ne more doseči planeta.
Po predpostavkah Kame in Patruna bi se morali planeti, ki se vrtijo okoli izoliranih pulsarjev, razvijati kot nebesna telesa, ki se vrtijo okoli zvezd glavnega zaporedja, ki že v začetku svoje evolucije oddajajo močne rentgenske žarke. Na našem planetu se s pomočjo termosfere hitro blokirajo rentgenski žarki, v katerih se plin ionizira pri interakciji z ultravijoličnimi in rentgenskimi žarki. Ta plast ima precej visoko temperaturo, kar je sto in tisoč Kelvinov. Hkrati je ta plast neučinkovita kot vir toplote, ker je redčena.
V skladu s splošno sprejeto tezo je bivalno območje območje okoli zvezde, na katerem ima lahko Zemlja podoben planet (to je planet, ki ima ozračje ogljikovega dioksida, dušika in vode) na svoji površini zadostno količino tekoče vode. Znanstveniki menijo, da je pogoj nujnega, vendar nezadostnega pogoja za življenjsko dobo planeta, da kazalnik njegove ravnovesne temperature ne pade pod 270 kelvin. Kama in Patruno sta izračunala bivalno cono okoli pulza PSR B1257 + 12 z uporabo ocen sevanja, ki ga dosežeta Phobetor in Poltergeist, pri čemer sta domnevala, da je ravnotežna temperatura obeh super-Zemlj 175-755 Kelvinov.
To je povsem mogoče, saj ima ozračje velikih planetov večji temperaturni gradient kot na Zemlji, katerega ozračje je precej homogeno. Na podlagi tega so raziskovalci ugotovili, da če so rentgenski žarki glavni vir energije za planete, potem so vsi trije planeti sistema PSR B1257 + 12 neprimerni za življenje, saj je tam prehladno. Toda če upoštevamo gama sevanje, ki nastane zaradi pulzarskega vetra v atmosferi planetov, potem se meje bivalne cone premaknejo z razdaljo 2-5 astronomskih enot.
Med tema dvema možnima scenarijema je prostor parametrov, v katerem Fobetor in Poltergeist padeta v območje, v katerem se nahaja. Poleg tega so avtorji študije dokazali, da najstarejšega planeta, ki ga pozna človek - PSR B1620-26 - tudi v najbolj optimističnem primeru ni mogoče bivati. Kar zadeva pulsar PSR J1719-1438, imajo znanstveniki trenutno premalo podatkov o rentgenskem sevanju, zato ni mogoče narediti nobenih dokončnih zaključkov. Po mnenju znanstvenikov je rentgenska svetilnost večine izoliranih pulsarjev z odlivom snovi v spremljevalca na nevtronsko zvezdo (tako imenovano Bondi-Hoyle-ovo kopičenje) veliko večja kot pri PSR B1257 + 12, kar je v tem smislu netipično.
Z drugimi besedami, za planete, podobne Zemlji, območje okoli nevtronske zvezde biva razmeroma kratek čas. Za super dežele z gostim ozračjem bivalno območje traja veliko dlje. Znanstveniki so izračunali, da če bi bil naš planet 1-10 astronomskih enot iz PSR B1257 + 12, medtem ko če bi njegovo ozračje predstavljalo približno en odstotek mase celotnega planeta, bi Zemlja izgubila plinsko lupino približno 10 milijonov let. Pod enakimi pogoji bi super-Zemlje z gosto atmosfero izgubile plinsko ovojnico v približno trilijonu let.
Kot ugotavljajo raziskovalci, največja nevarnost za ozračje niso rentgenski žarki, ampak pulsarni vetrovi. Delujejo ob določenem času - obstaja nekakšna smrtna črta, ki določa trenutek, ko nevtronska zvezda preneha proizvajati veter. Pri mladih pulsarjih se to zgodi v približno milijon letih, pri zvezdah milisekund pa na milijarde let. Vendar pa po mnenju znanstvenikov to odpravlja vir energije planeta, zaradi česar njegova temperatura močno pade, vsaka možnost določitve bivalnega območja pa je izključena. Vendar v tem primeru ostaja akumulacija Bondi-Hoyle, ki lahko ustvari dovolj rentgenskega sevanja in s tem segreva planet. Poleg tega lahko temperaturo vzdržujemo s plimovanjem.
V primeru, da se os vrtenja nevtronske zvezde in magnetna os močno razhajata, pulsarjev veter morda sploh ne doseže površine planeta. V ekvatorialni ravnini, v kateri so planeti pogosto nameščeni, ni pulsarnega vetra, obstaja le rentgensko sevanje. Znanstveniki za tak primer so izračunali, da je atmosfera Phobetorja in Poltergeista v 850 milijonih let izgubila približno 0,0005 zemeljskih mas, kar je približno 0,0001 lastne mase. To je zelo malo, še posebej, če atmosfera PSR B1257 + 12 d in PSR B1257 + 12 c v skladu s splošno sprejeto domnevo predstavljata približno en odstotek mase planetov.
Ta študija ne daje možnosti nedvoumnih ugotovitev, da so super-Zemlje v bližini PSR B1257 + 12 znotraj območja, v katerem je treba bivati. Trenutno ni mogoče določiti pulsarjev, vključno z nevtronsko zvezdo PSR B1257 + 12. Hkrati je raziskava pokazala, da če imata Phobetor in Poltergeist močno in gosto atmosfero, potem so teoretično ti planeti lahko primerni za življenje.