Döda planeter runt vita dvärgar kan avge radiovågor som vi kan upptäcka och skicka ut signaler i miljarder år

När en stjärna når slutet av sin livscykel, kommer den att blåsa av sina yttre lager i en eldig explosion känd som en supernova. När det gäller mindre massiva stjärnor är en vit dvärg det som kommer att bli kvar. På liknande sätt kommer alla planeter som en gång kretsade om stjärnan också att få sina yttre lager blåst av av den våldsamma bristen och lämna kvar kärnorna bakom sig.

I decennier har forskare kunnat upptäcka dessa planetarester genom att leta efter radiovågorna som genereras genom deras interaktioner med den vita dvärgens magnetfält. Enligt ny forskning från ett par forskare kommer dessa ”radiohöga” planetkärnor att fortsätta sända radiosignaler i upp till en miljard år efter att deras stjärnor har dött, vilket gör dem upptäckbara från jorden.

Forskningen genomfördes av Dr. Dimitri Veras från Center for Exoplanets and Habitability vid University of Warwick och professor Alexander Wolszczan, den berömda exoplanetjägaren från Center for Exoplanets and Habitable Worlds vid Pennsylvania State University. Studien som beskriver deras resultat publicerades nyligen i Månadsmeddelanden från Royal Astronomical Society.

Denna metod för att upptäcka exoplaneter är faktiskt ganska tidslös. Faktum är att den användes av Dr. Wolszcan själv 1990 för att upptäcka den allra första bekräftade exoplaneten runt en pulsar. Detta är möjligt på grund av hur en vit dvärgs kraftfulla magnetfält kommer att interagera med de metalliska konstitutionerna i en kretsande planetkärna.

Detta får kärnan att fungera som en ledare, vilket kan leda till bildandet av en unipolär induktorkrets. Strålning från denna krets utsänds som radiovågor som sedan kan detekteras av radioteleskop på jorden. Men Veras och Wolszcan försökte hitta hur länge dessa kärnor kan överleva efter att de hade tagits bort från sina yttre lager (och därmed hur länge de fortfarande kan upptäckas).

Enkelt uttryckt kommer planetkärnor som kretsar runt en vit dvärgstjärna oundvikligen att dras inåt på grund av påverkan från den vita dvärgens elektriska och magnetiska fält (ett fenomen som kallas Lorenz drift). När de närmar sig tillräckligt kommer de planetariska resterna att rivas isär av den kraftiga tyngdkraften hos den vita dvärgen och konsumeras - vid vilken tidpunkt kommer de inte längre att vara upptäckbara.

I tidigare modeller beräknade astronomer överlevnadskraften för planetkärnor baserat på hur lång tid det skulle ta för kärnorna att driva inåt. Men Veras och Wolszcan införlivade dock påverkan av gravitationsvatten i deras modell, som kan representera en lika eller dominerande kraft.

De genomförde sedan simuleringar med användning av hela spektrumet av observerbara magnetiska fältstyrkor för vit dvärg och deras potentiella elektriska ledningsförmågor. I slutändan, deras modellering avslöjade att i många fall kunde planetkärnor överleva i över 100 miljoner år och så länge som en miljard år. Som Dr. Veras förklarade:

”Det finns en söt plats för att upptäcka dessa planetkärnor: en kärna för nära den vita dvärgen skulle förstöras av tidvattenkrafter, och en kärna för långt borta skulle inte vara upptäckbar. Om magnetfältet är för starkt skulle det också skjuta kärnan in i den vita dvärgen och förstöra den. Därför bör vi bara leta efter planeter runt de vita dvärgarna med svagare magnetfält vid en åtskillnad mellan cirka 3 solradier och Mercury-Sun-avståndet. ”

"Ingen har någonsin hittat bara den kala kärnan på en stor planet tidigare, och inte heller en stor planet endast genom övervakning av magnetiska signaturer, och heller inte en stor planet runt en vit dvärg. Därför skulle en upptäckt här representera "först" i tre olika sinnen för planetsystem. "

Paret hoppas kunna använda sina resultat för att informera framtida sökningar efter planetkärnor runt vita dvärgar. "Vi kommer att använda resultaten av detta arbete som riktlinjer för utformning av radiosökningar efter planetkärnor runt vita dvärgar," sade prof. Wolszczan. "Med tanke på de befintliga bevisen på förekomsten av planetariska skräp runt många av dem tror vi att våra chanser för spännande upptäckter är ganska bra."

De hoppas kunna genomföra dessa observationer med hjälp av radioteleskop som Arecibo-observatoriet i Puerto Rico och Green Bank Telescope i West Virginia. Dessa avancerade instrument kommer att göra det möjligt för dem att observera vita dvärgar i samma delar av det elektromagnetiska spektrumet som möjliggjorde genombrottets upptäckt av prof. Wolszczan och kollegor 1990.

”En upptäckt skulle också hjälpa till att avslöja denna stjärnas historia system, för för att en kärna skulle ha nått det stadiet skulle det ha våldsamt tagits bort sin atmosfär och mantel vid någon tidpunkt och sedan kastats mot den vita dvärgen, ”tillade Dr. Veras. "En sådan kärna kan också ge en glimt av vår egen avlägsna framtid och hur solsystemet så småningom kommer att utvecklas."

Miljontals år från och med nu, efter att vår sol går supernova och planeterna i det inre solsystemet är brända bollar av metall, är det något uppmuntrande att veta att utomjordiska civilisationer (eller eventuellt våra ättlingar) kommer fortfarande att kunna studera vad som återstår av Jorden.