A neutroncsillagrendszer lakhatósága egy égitestnek , például egy pulzárbolygónak a neutroncsillagrendszerben való alkalmassága az élet kialakulására és fennmaradására .
A bolygók jelenléte a neutroncsillagok változataiban - pulzárokban - 1992 óta ismert . Egészen a közelmúltig azt hitték, hogy a neutroncsillagok és különösen a pulzárok közelében az élet lehetetlen. Ennek oka az, hogy a neutroncsillagok szinte kizárólag az elektromágneses sugárzási spektrum röntgentartományában bocsátanak ki . Az elektromágneses sugárzás a kemény röntgen tartományban káros a Földön ismert életformákra , és sugárzás hiányában a látható és infravörös tartományban spektrum, az elektromágneses sugárzás nem tud elég mélyen behatolni a légkörbe , így közvetlenül a bolygó felszínére biztosít megvilágítást és fűtést [1] .
Ahhoz, hogy felmérjük az anyacsillagok bolygóikra gyakorolt hatását, egymás közötti kölcsönhatásukat és a bolygó ebből következő életképességét a pulzárrendszerben, meg kell érteni, hogyan és miből keletkezik a bolygó.
Számos elméletileg lehetséges forgatókönyv létezik a bolygók kialakulására a pulzárrendszerben. Egyikük szerint a bolygók már azelőtt keletkeznek, hogy egy csillag szupernóvaként felrobban, és pulzárrá alakul . Vagyis közvetlenül a szupernóvát megelőző hatalmas csillag kialakulása után, ugyanabból a gáz- és porfelhőből , amelyből maga a szülőcsillag keletkezett. E standard forgatókönyv szerint a Föld és sok más bolygó is kialakult a legtöbb csillagrendszerben. Ebben a forgatókönyvben egy szupernóva-robbanás után keletkezett neutroncsillag esetén a bolygók pályája megszakadhat, vagy a bolygók teljesen kilökődhetnek a bolygórendszerből. A fennmaradó bolygók részlegesen elpárolognak. Ezért ezt a kialakulási forgatókönyvet valószínűtlennek tartják, legalábbis az ismert pulzárbolygók esetében. Egy másik forgatókönyv szerint az anyag, amelyből a pulzárbolygók keletkeznek, a szupernóva robbanása során kilökődő anyagból korongok. A harmadik forgatókönyv szerint a bolygók a szupernóva-robbanás előtt létező kísérőcsillag neutroncsillag általi elnyelése során keletkezett fragmentációs korongokból jönnek létre. Az utolsó két forgatókönyv valószínűbb. Az általánosan elfogadott becslések szerint a csillagok körülbelül fele páros rendszerekből származik , így a harmadik keletkezési forgatókönyv tűnik a legvalószínűbbnek. Utóbbi forgatókönyv mellett azt is elmondja, hogy a bolygórendszerű Leach-pulzár (PSR B1257+12) olyan ezredmásodperces pulzárokra utal, amelyek egy megsemmisült ikercsillag anyagának elnyelése következtében jelennek meg [1] .
Ismeretes, hogy a szupernóvákban végbemenő termonukleáris reakciókban a nehéz kémiai elemek nagy része szintetizálódik , nehezebb, mint a hélium az Univerzumban , amelyeket a csillagászatban fémeknek neveznek, beleértve azokat is, amelyek testünket alkotják . A szupernóva-robbanás után fémek permeteznek a környező térbe. Közepesen jutnak el a bolygókhoz, eleinte a gáz- és porfelhőbe kerülnek és azt gazdagítják, utóbbiból pedig már bolygók is keletkeznek. A korongokat, amelyekből a pulzár bolygók keletkeznek, a nehéz elemek közvetlenül érintik, és a fémek koncentrációja bennük ennek megfelelően magas, mivel a forrás közvetlen közelében van. Egy kettős rendszerben a harmadikból származó kísérőcsillag jelentős mennyiségű kémiai elemmel gazdagodik a szupernóva-robbanás során felszabaduló anyagból. A társ megsemmisítése után szabadon engedik őket, és részt vesznek a bolygók kialakításában . Az oxigén és a víz mennyisége várhatóan nagy lesz. Hasonló helyzetet feltételez a második forgatókönyv. Bár egy olyan kísérőcsillag hiánya miatt, amely a szupernóva-anyag egy részét a felszínére vonná, valamivel kevesebb nehéz kémiai elem várható a pulzárbolygóktól [1] .
Egy töredékkorong jelenlétét a Leach pulzárban (PSR B1257+12) mutatta ki a Leideni Egyetem tudósainak egy csoportja kísérleti adatok elemzése alapján. Ezen adatok alapján meg lehetett határozni a tárgy teljes sugárzási energiáját , amely körülbelül 3,1 × 10 29 erg / s volt . Ebből, valamint a fotonok energia szerinti egyenlőtlen eloszlásából kiindulva a kutatók megpróbálták megbecsülni a földi megfigyelő és a sugárzás forrása közötti látómezőben lévő anyag mennyiségét, amely részben elnyeli fotonjainak fluxusát. . A várható sugárzás becsléséhez a „bbodyrad” modellt használták, amely jelen esetben egy neutroncsillag sugárzását írja le. A kapott modell szerint a fotonenergiák eloszlásának a 0,3-8,0 keV tartományban egyenletesebbnek kellett volna lennie a kísérletileg megfigyeltnél. Gyakorlatilag az összes anyag egy neutroncsillag és egy földi megfigyelő között főként maga a csillag körül összpontosul a közelben, a maradéknak pedig rendkívül kicsi a része. A szerzők kimutatták, hogy a kihalásért egy fragmentációs korong lehet felelős, amelynek tömege hasonló a fősorozatú csillagok hasonló korongjaihoz [1] [2] .
Így kimutatták, hogy egy adott Leach pulzárnak (PSR B1257+12) van egy töredékkorongja, és abból alakulhattak ki bolygórendszerének bolygói.
A bolygók életképességét veszélyezteti a bolygó hidroszférájának és gáznemű burkának elvesztése , valamint a kemény röntgen- és gamma-sugárzás élő szervezetekre gyakorolt hatása. [1] .
A pulzár által a bolygó felé továbbított energia nagy része az elektromágneses spektrum kemény részére és a pulzárszélre esik . A pulzárszél töltött részecskékből jön létre, amelyeket egy forgó neutroncsillag erős mágneses tere relativisztikus sebességre gyorsít. Amikor elérik a bolygó légkörét, összeütköznek a részecskéivel, ionizálva azokat. Útközben gamma-sugárzás fotonjai születnek, amelyek minden irányba terjednek, és fokozatosan adják át energiájukat a szomszédos részecskéknek. Ha a pulzárszél energiája egyenlő vagy meghaladja a 4 × 10 32 erg / s értéket , akkor a légkörének hosszú távú megtartása a pulzárbolygó által valószínűtlennek tekinthető. A röntgenfotonok a pulzárszélhez hasonló szerepet játszanak. Egy pulzárbolygó légkörének külső rétegeibe kerülve ionizálják annak atomjait . A röntgensugárzás azonban önmagában nem elegendő a bolygó felmelegítéséhez. Ha a pulzár szél hatása túl kicsi, akkor a bolygó légkörének hőmérséklete a felszínen lévő folyékony víz hőmérséklete alá csökkenhet . Ha a pulzárszél energiájának és a pulzár fényességének arányáról beszélünk, akkor a pulzár szél megfigyelései alapján a pulzárok közelében, ahol ilyen szél alkotta plérionok vannak , nehéz meghatározni a teljes energiáját. A plérionokra gyakorolt hatásából azonban ismert, hogy ez az energia nagyságrendekkel meghaladja a neutroncsillagok fényességét. Egyrészt mindkét folyamat, a sugárzás és a pulzárszél felmelegíti a pulzárbolygó gázburokát, ami növeli életképességét. Másrészt a részecskék ionizációja a légkörben ahhoz vezet, hogy sok közülük felveheti a bolygó második kozmikus sebességét , és örökre elhagyhatja azt. A hidrogén túl gyorsan disszipálódik a légkörből, ezért fontos, hogy mennyivel nehezebb gázokat tart vissza a bolygó egy neutroncsillag melletti hosszú tartózkodás után, és ezekből mennyivel rendelkezik kezdetben a bolygó [1] .
A bolygó kialakulása során tömegének növekedésével általános esetben a légköre exponenciálisan gyarapodik [1] . A Földnél többszörösen tömegesebb testeken a gázburok százezerszer vagy akár milliószor nagyobb tömegű lehet, mint a Földé. A kutatók modellt építettek a pulzársugárzás és a szuperföldek légkörének kölcsönhatására . A legpesszimistább forgatókönyv szerint, amikor a bolygók egyáltalán nem rendelkeznek mágneses mezővel , a Földéhez hasonló tömegű és légkörű testnél, ahol nincs mágneses tér neutroncsillag körül, a légkör meglehetősen gyorsan feloszlik. Általánosságban elmondható, hogy a gázburok 1-10 millió éven belül elveszik, a pulzár távolságától és a bolygó tömegének kezdeti légköri hányadától függően. Mágneses tér jelenlétében a folyamat lelassul, de mennyit, azt jelenleg nehéz megbecsülni. Ami a masszívabb, erőteljes légkörű szuperföldeket illeti, egy billió éven belül megőrzik gáznemű héjuk nagy részét. Itt azonban szem előtt kell tartani, hogy ilyen hosszú idő alatt egy neutroncsillag sugárzási fluxusa és pulzárszele annyira gyengül, hogy a mellette lévő bolygókon túl alacsony lesz a hőmérséklet. Ez a számítás azonban azt mutatja, hogy a pulzárbolygók akár évmilliárdokig is maradhatnak egy pulzár lakható zónájában [1] [2] .
A röntgensugárzást a légkör elég jól elnyeli, nem jut át a bolygó felszínére. Mivel, mint tudod, minél nagyobb a foton energia, annál könnyebben nyelődik el [1] . A tudósok számításai szerint még a viszonylag vékony légkörű Földön is a felszíntől 50-70 kilométeres magasságban nyelődnének el a legnagyobb energiájú röntgenfotonok [2] . A pulzárbolygók esetében azonban az abszorpciónak a légkör legfelső rétegeiben kell megtörténnie, mivel a pulzárbolygók egy anyagkorongban keletkeznek, amelyben nagyobb a fémek koncentrációja, és kezdetben sokkal gazdagabbaknak kell lenniük oxigénben és egyéb gázokban. Ezért a rajtuk lévő légkör és hidroszféra sokkal erősebb lehet, mint a Földén. Számításokból és megfigyelésekből ismert, hogy egy sűrű gáznemű héj jelenlétében a kívülről belépő energia végső soron az alsóbb rétegekbe kerül . Például a Naprendszerben a Titán és a Vénusz légköre sokkal sűrűbb, mint a Földé, ezért ezeken a testeken, felületük minden pontján a hőmérséklet-ingadozások elhanyagolhatóak, mint a Földön. És ez annak ellenére van így, hogy szinte az összes hozzájuk érkező sugárzás magasan elnyelődik a légkör felső rétegeiben, és nem jut át a bolygó felszínére, mint a Földön a felhőtlen területeken [1] .
A Lich-pulzár (PSR B1257 + 12) példáján a teljes fényerő 7,2-szeresen haladja meg a Nap teljes fényességét , de legfeljebb 0,003%-a esik látható tartományba eső sugárzásra és közeli infravörös sugárzásra . Az energia nagy része röntgen formájában bocsátódik ki, körülbelül 3,1×10 29 erg / s sugárzási energiával és pulzáris széllel, 4×10 32 erg / s sugárzási energiával , azonban a pontos értéke jelenleg nem ismert. Két bolygójának légköre és hidroszférája különösen erős lehet, hiszen mindkettő szuperföld, a Poltergeist (PSR B1257+12 c) tömege 4,3 M ⊕ , a Phoebetor (PSR B1257+12 d) pedig 3,9 M ⊕ . Ez alapján ezek a bolygók képesek egy pulzár lakható zónájában lenni évmilliárdokig [1] .
A pulzárbolygó életképességének egyik feltétele a sűrű légkör. Várhatóan nagyon sötét lesz a felszín, és a nyomás nagyobb lesz, mint a földi. A nagy nyomás miatt a bolygó felszínközeli rétegében mindenhol egyenletes lesz a hőmérséklet, kifejezett ingadozások nélkül [1] .
Az élet hasonló lehet a földi kemotrófokhoz . Felhasználhatja a környező légkör infravörös háttérsugárzását, amelyet a szülőpulzár fűt. Egy ilyen bolygó lakhatóságáról szóló tanulmány [2] egyik társszerzője szerint a Mariana-árokhoz hasonló vidékeken is kialakulhat élet . Véleménye szerint az ilyen földönkívüli szervezetek hasonlóak lehetnek a xenophyoforokhoz , amelyek jellemzően a tengerek mélyén találhatók. A tudós nem zárja ki az összetettebb szervezeteket sem [1] .
Összehasonlításképpen: a Földön többsejtű szervezetek is keletkezhettek hatalmas nyomás alatt, sok kilométerrel a tengerfenék alatt [1] , mint például egyes gombák [3] .
| exobolygók | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| osztályok |
| ||||||||||||||||
| Típusok és módszerek |
| ||||||||||||||||
| Listák |
| ||||||||||||||||
| Küldetések |
| ||||||||||||||||