Planet Berbatu yang mengorbit Bintang Kerdil Putih Boleh Menjadi Tempat Sempurna untuk Mencari Kehidupan
Beberapa teleskop yang sangat berkuasa akan melihat cahaya pertama dalam masa terdekat. Salah satunya ialah Teleskop Angkasa James Webb (JWST.) yang telah lama ditunggu-tunggu. Salah satu peranan JWST—dan peranan skop lain yang akan datang juga—ialah mencari biotandatangan dalam atmosfera eksoplanet. Kini kajian baharu menunjukkan bahawa mencari biotandatangan pada eksoplanet yang mengorbit bintang kerdil putih mungkin memberi kita peluang terbaik untuk mencarinya.
Kertas kerja baharu itu bertajuk “ Spektrum dan Biotandatangan Beresolusi Tinggi Planet-Planet Seperti Bumi yang Melintasi Kerdil Putih .” Penulis utama ialah Thea Kozakis, calon kedoktoran di Institut Carl Sagan Cornell University. Kajian itu diterbitkan dalam Surat Jurnal Astrofizik .
'Kami menunjukkan kesan cap jari spektrum dan apa yang boleh dilihat oleh teleskop terestrial berasaskan angkasa dan besar yang akan datang.'
Thea Kozakis, Pengarang Utama, Universiti Cornell
Kerdil putih adalah bintang yang menarik, terutamanya apabila ia berkaitan dengan pemburuan planet seperti Bumi. Walaupun ia dianggap sisa bintang—bermaksud ia telah menghentikan gabungan—ia masih bersinar. Malah, kerdil putih boleh kekal stabil selama berbilion tahun selepas mereka berhenti menggabungkan unsur. Selama berbilion tahun mereka mengeluarkan tenaga haba yang disimpan, memanaskan mana-mana planet berdekatan. Ini bermakna bahawa mana-mana kehidupan di planet yang mengorbit mereka mempunyai kestabilan, dan tidak perlu berurusan dengannya pembakaran maut atau keadaan berbahaya yang lain.
Ilustrasi artis tentang eksoplanet hipotesis yang mengorbit kerdil merah. Kerdil merah terdedah kepada pembakaran yang sengit, dan akan menyukarkan hidupan untuk bertahan di mana-mana exoplanet yang mengorbit rapat. Kredit Imej: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)
Kerdil putih juga kecil, bermakna teleskop tidak perlu bersaing dengan sfera besar yang bersinar apabila mereka cuba mengkaji planet di sebelah kerdil.
Kini sekumpulan saintis telah menghasilkan sejenis kit alat untuk membantu teleskop angkasa dan teleskop tanah mencari tanda-tanda kehidupan di planet-planet di sekeliling kerdil putih. Siaran akhbar menyebutnya 'panduan medan spektrum untuk dunia berbatu ini.'
'Kami menunjukkan kesan cap jari spektrum dan apa yang boleh dilihat oleh teleskop terestrial berasaskan angkasa dan besar yang akan datang,' kata Thea Kozakis dalam kenyataan akhbar.
Bintang seperti matahari boleh menjadi sangat terang sehingga sukar untuk mengesan planet yang mengorbitnya. Apabila planet transit di hadapan bintangnya, dan apabila transit itu berada di antara kita dan bintang, maka kapal angkasa seperti Kepler dan TESS mempunyai peluang untuk mengesannya. Terdapat beberapa masalah dengan kaedah transit, tetapi ia merupakan cara kami yang paling berjaya untuk mencari eksoplanet. Sehingga kini terdapat beribu-ribu exoplanet yang disahkan.
'Menerbitkan panduan jenis ini membolehkan pemerhati mengetahui perkara yang perlu dicari.'
Thea Kozakis, Pengarang Utama, Universiti Cornell
Kerdil putih memberikan cabarannya sendiri apabila ia datang untuk mengesan planet. Walaupun mereka tidak sebesar bintang jujukan utama, dan oleh itu tidak secerah, saiznya yang kecil menimbulkan masalah lain. Dengan bintang induk yang begitu kecil, lebih sukar untuk melihat transit planet yang mengorbit. Ia juga kurang berkemungkinan bahawa planet akan melintas di antara kita dan bintang kecil itu.
Tetapi masih mungkin untuk mengesannya.
Mengesan perkara di sekeliling kerdil putih adalah perkembangan yang agak baru dalam astronomi. Baru-baru ini, ahli astronomi memerhati cakera serpihan di sekeliling kerdil putih buat kali pertama. Pada tahun 2015, sepasukan ahli astronomi menemui sekurang-kurangnya satu planetesimal yang hancur mengorbit kerdil putih. Pada tahun 2019, kajian lain membentangkan bukti untuk planet yang mengorbit kerdil putih. Satu lagi belajar dari 2019 menunjukkan bukti bahawa terdapat kira-kira 1 dalam 10,000 'planet gergasi yang boleh dikesan secara spektroskopi dalam orbit dekat di sekitar kerdil putih.'
Tetapi kita tidak akan benar-benar tahu berapa banyak yang ada sehingga kita menjadi lebih baik dalam mengesannya. Pada Disember 2019, ahli astronomi menemui a Planet bersaiz Neptun yang mengorbit kerdil putih , walaupun dalam kes itu, kerdil itu perlahan-lahan memusnahkan planet ini.
Ahli astronomi telah menemui bintang kerdil putih yang kelihatan dikelilingi oleh cakera gas terpotong. Cakera itu mungkin dicipta daripada planet gas yang terkoyak oleh gravitinya. Kredit Gambar: Universiti Warwick.
Ahli astronomi mungkin akan menemui semakin banyak planet yang mengorbit bintang kerdil putih. Sebahagian daripada mereka akan menjadi seperti Bumi. Dan apabila mereka menemui mereka, mereka akan mahu menyiasat suasana untuk tanda-tanda kehidupan. Di situlah kajian baharu Kozakis masuk.
'Planet berbatu di sekeliling kerdil putih adalah calon yang menarik untuk dicirikan kerana hosnya tidak jauh lebih besar daripada planet bersaiz Bumi,' kata Lisa Kaltenegger , profesor astronomi bersekutu di Kolej Seni dan Sains dan pengarah Institut Carl Sagan.
'Kami mengharapkan dan mencari transit seperti itu,' kata Kozakis. 'Jika kita memerhatikan transit planet semacam itu, saintis boleh mengetahui apa yang ada di atmosferanya, merujuk kembali kertas ini, memadankannya dengan cap jari spektrum dan mencari tanda-tanda kehidupan. Menerbitkan panduan jenis ini membolehkan pemerhati mengetahui perkara yang perlu dicari.”
Imej daripada kajian ini menunjukkan beberapa spektrum dalam kit alat. Setiap satu daripada enam kotak membentangkan spektrum untuk unsur-unsur berbeza dalam atmosfera planet, dan juga menunjukkan rupa setiap satu di sekeliling kerdil putih pada umur dan suhu yang berbeza. Kredit Imej: Kozakis et al, 2020.
Kerdil putih akhirnya menjadi sejuk. Ia mengambil masa yang lama, tetapi akhirnya mereka akan menjadi kerdil hitam, dan tidak mengeluarkan haba sama sekali. Untuk mengambil kira suhu dan warna yang berbeza bagi kerdil putih semasa mereka berkembang, pasangan penyelidik membina panduan spektrum mereka di sekitar tiga suhu. Mereka menulis, 'Untuk meneroka evolusi planet WD sepanjang penyejukan hos mereka, kami memodelkan fotokimia dan iklim planet tersebut menggunakan model spektrum WD yang diterangkan dalam Saumon et al. (2014) untuk hos WD pada 6,000, 5,000 dan 4,000 K.”
'Kami ingin tahu sama ada cahaya dari kerdil putih - bintang yang sudah lama mati - akan membolehkan kami melihat kehidupan di atmosfera planet jika ia berada di sana,' kata Kaltenegger. Mereka juga mencipta model spektrum untuk atmosfera yang berbeza.
Kajian ini memberi tumpuan kepada biotandatangan spektrum yang dicipta oleh metana, nitrus oksida, dan ozon. Mengesan mereka, bagaimanapun, tidak semudah itu. Terdapat positif palsu untuk dipertikaikan. Namun, kajian ini '… mengembangkan pangkalan data saintifik untuk mencari tanda-tanda spektrum kehidupan pada exoplanet...' seperti yang dinyatakan dalam kenyataan akhbar.
Tetapi masih terdapat beberapa soalan yang terlalu melengkung yang berkaitan dengan potensi kehidupan di planet yang mengorbit kerdil putih.
Sebelum bintang menjadi kerdil putih, ia melalui fasa gergasi merah. Bintang kehilangan jisim terlalu banyak sehingga ia tidak dapat menahan dirinya dan mengembang. Matahari kita sendiri akan melalui ini, dan apabila ia mengembang, ia akan memakan Mercury, Venus, dan mungkin juga Bumi. Kehidupan mungkin tidak akan bertahan dengan perubahan yang menggemparkan ini. Jadi adakah benar-benar ada kehidupan di planet seperti Bumi yang mengorbit kerdil putih?
Terdapat banyak kerdil putih, tetapi bolehkah mereka menyokong kehidupan? Ini ialah tanggapan artis tentang bintang kerdil putih (terbakar) yang menambah serpihan berbatu yang ditinggalkan oleh sistem planet bintang yang masih hidup. Ia telah diperhatikan oleh Hubble dalam gugusan bintang Hyades. Di sebelah kanan bawah, asteroid boleh dilihat jatuh ke arah cakera debu seperti Zuhal yang mengelilingi bintang mati itu. Kredit: NASA, ESA dan G. Bacon (STScI)
Tiada sesiapa yang tahu. Planet boleh berhijrah, dan kemungkinan planet boleh bertahan dalam peralihan bintangnya daripada jujukan utama kepada kerdil putih. Atau mungkin juga kehidupan boleh bermula semula di planet apabila bintang tuan rumahnya telah menjadi kerdil putih. Lagipun, kerdil putih sangat stabil dan tahan lama.
'Jika kita akan menemui tanda-tanda kehidupan di planet yang mengorbit di bawah cahaya bintang yang telah lama mati,' kata Kaltenegger, 'soalan menarik seterusnya ialah sama ada kehidupan terselamat daripada kematian bintang itu atau bermula sekali lagi - genesis kedua, jika anda akan .”
Lagi:
- Siaran Akhbar: Bintang yang sudah lama mati boleh menghasilkan petunjuk tentang kehidupan di alam semesta
- Kertas penyelidikan: Spektrum dan Biotandatangan Beresolusi Tinggi Planet-Planet Seperti Bumi yang Melintasi Kerdil Putih
- Alam Semesta Hari Ini: Planet Bersaiz Neptun Ditemui Mengelilingi Bintang Kerdil Putih Mati. Inilah Bahagian Gila, Planet ini 4 Kali Lebih Besar Daripada Bintang