Gwiazdy, takie jak Słońce, starzejąc się powiększają swoje rozmiary i stają się czerwonymi olbrzymami, „spalającymi” hel. Powiększanie nieuchronnie oznacza, że gwiazda pochłania znajdujące się blisko niej planety. Taki los czeka zapewne także Ziemię, choć nie wcześniej niż za kilka miliardów lat. Potem w rozbłysku gwiazda odrzuca otoczkę wypalonego helu i staje się białym karłem.

Około 25–33 procent białych karłów wykazuje ślady obecności pierwiastków cięższych od helu i wodoru. Tymczasem takie pierwiastki nie powinny w nich powstawać. A nawet gdyby ciężkie pierwiastki powstawały w gwieździe, powinny raczej opaść do jej wnętrza. Astronomowie uważają, że obecność takich pierwiastków na powierzchni białego karła świadczy właśnie o tym, że niedawno gwiazda pochłonęła swoje planety.

W kwietniu ubiegłego roku naukowcy opublikowali wyniki obserwacji jednego z białych karłów zwanego WD 1145+017. Odkryto wokół niego ślady pozostałości świeżo pochłoniętej planety. Badacze zasugerowali wtedy, by dziedzinę astrofizyki badającą ślady nieistniejących już planet nazwać „nekroplanetologią” – badaniem umarłych planet.

Takie analizy mogą dostarczyć cennych informacji o budowie planet poza naszym Układem Słonecznym. Gdy jeszcze krążą wokół swoich słońc, nie ma jak zbadać, z jakich pierwiastków się składają.

Zanieczyszczone białe karły kryją ślady bardzo dziwnych planet

Teraz astronomowie z NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory) na California State University donoszą, że zbadali 23 takie „zanieczyszczone” białe karły znajdujące się w promieniu 650 lat świetlnych od Ziemi. Z analizy wynika, że planety pozaziemskie są znacznie bardziej zróżnicowane pod względem chemicznego składu niż te w Układzie Słonecznym. W większości zaś zupełnie nie przypominają Ziemi czy podobnych do niej skalistych planet: Merkurego, Wenus i Marsa.

– Niektóre planety, które krążyły kiedyś w odległych układach, wydają się zbliżone składem do Ziemi. Większość jednak musiała być zbudowana z egzotycznych w naszym układzie minerałów. Nie mają bezpośrednich odpowiedników, które znamy – mówi dr Siyi Xu, astronomka i współautorka pracy opublikowanej w „Nature”.

Prof. Keith Putirka, główny autor pracy tłumaczy, że proporcje pierwiastków odnajdowanych w białych karłach mogą dać wyobrażenie o tym, z jakich minerałów mogły składać się pochłonięte przez gwiazdy planety. Skład mineralny może wpływać na ilość ciekłej wody i obecność oceanów na planecie, grubość jej skorupy oraz powstawanie płyt tektonicznych. Procesy te na egzoplanetach przebiegały prawdopodobnie inaczej niż na Ziemi.

– Niektóre rodzaje skał pochłaniają więcej wody, niż skały na Ziemi. Inne topnieją w znacznie niższych temperaturach. Jeszcze inne są bardziej kruche – mówi prof. Putirka.

Badania „nekroplanetologiczne” mogą odpowiedzieć na pytanie, jak bardzo wyjątkowa jest Ziemia

Badacze stwierdzili też, że proporcje pierwiastków wykrywane w białych karłach świadczą o tym, że pochodzą one z minerałów z wnętrz egzoplanet – ich płaszczów i jąder. Niewiele znaleźli natomiast śladów minerałów charakterystycznych dla skorupy. Nie jest wykluczone, że coraz silniejsze promieniowanie gwiazdy oraz późniejszy jej rozbłysk sprawiają, że rozgrzane wierzchnie warstwy planety zostają „wywiane” w kosmiczną przestrzeń. Taka warstwa jest bardzo cienka, na przykład masa skorupy ziemskiej stanowi zaledwie pół procenta masy planety.

Gdyby jednak okazało się, że występowanie skorupy na egzoplanetach jest rzadkie, była by to smutna wiadomość. Na Ziemi to właśnie istnienie skorupy umożliwia ruchy płyt tektonicznych oraz aktywność wulkanów. To znacząco ułatwiło powstanie życia na Ziemi. Do dziś procesy te odpowiadają za obieg węgla, tlenu oraz wody – procesy uważane za niezbędne dla istnienia życia na planecie.

Badania „nekroplanetologiczne” mogą pomóc nam odpowiedzieć na pytania o nasze miejsce we Wszechświecie – piszą autorzy pracy. Na przykład możemy dowiedzieć się, czy niektóre obszary Galaktyki bardziej niż inne sprzyjają powstawaniu planet podobnych do Ziemi. Badania planet pozasłonecznych stawiają przede wszystkim pytanie, dlaczego Ziemia jest tak znacząco odmienna od sąsiednich planet w Układzie Słonecznym i czy takie kontrasty są powszechne i nieuniknione – konkludują w pracy badacze.
 

Źródła: Astrophysical Journal, NOIRLab, Nature Communications.