Wenn ein Stern das Ende seines Lebenszyklus erreicht, bläst er seine äußeren Schichten in einer feurigen Explosion ab, die als Supernova bekannt ist. Wenn es um weniger massive Sterne geht, bleibt ein weißer Zwerg zurück. In ähnlicher Weise werden bei Planeten, die den Stern einmal umkreist haben, auch die äußeren Schichten durch den heftigen Ausbruch weggeblasen, wobei die Kerne zurückbleiben.
Seit Jahrzehnten können Wissenschaftler diese planetarischen Überreste erkennen, indem sie nach Radiowellen suchen, die durch ihre Wechselwirkungen mit dem Magnetfeld des Weißen Zwergs erzeugt werden. Nach neuen Forschungen von zwei Forschern werden diese „radio-lauten“ Planetenkerne bis zu einer Milliarde Jahre nach dem Tod ihrer Sterne weiterhin Funksignale senden, sodass sie von der Erde aus nachweisbar sind.
Die Forschung wurde von Dr. Dimitri Veras vom Zentrum für Exoplaneten und Bewohnbarkeit der Universität Warwick und Prof. Alexander Wolszczan, dem berühmten Exoplanetenjäger vom Zentrum für Exoplaneten und bewohnbare Welten der Pennsylvania State University, durchgeführt. Die Studie, die ihre Ergebnisse detailliert beschreibt, wurde kürzlich in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
Diese Methode zur Erkennung von Exoplaneten ist eigentlich ziemlich altbewährt. Tatsächlich wurde es 1990 von Dr. Wolszcan selbst verwendet, um den ersten bestätigten Exoplaneten um einen Pulsar herum zu entdecken. Dies ist möglich, weil das starke Magnetfeld eines Weißen Zwergs mit den metallischen Konstitutionen eines umlaufenden Planetenkerns interagiert.
Dies bewirkt, dass der Kern als Leiter wirkt, was zur Bildung einer unipolaren Induktivitätsschaltung führen kann. Strahlung von diesem Stromkreis wird als Radiowellen ausgesendet, die dann von Radioteleskopen auf der Erde erfasst werden können. Veras und Wolszcan wollten jedoch herausfinden, wie lange diese Kerne überleben können, nachdem sie von ihren äußeren Schichten befreit wurden (und wie lange sie noch nachgewiesen werden können).
Einfach ausgedrückt, werden Planetenkerne, die einen weißen Zwergstern umkreisen, aufgrund des Einflusses der elektrischen und magnetischen Felder des weißen Zwergs (ein Phänomen, das als Lorenz-Drift bekannt ist) unweigerlich nach innen gezogen. Sobald sie nahe genug sind, werden die Planetenreste durch die starke Schwerkraft des Weißen Zwergs auseinandergerissen und verbraucht - an diesem Punkt sind sie nicht mehr erkennbar.
In früheren Modellen berechneten Astronomen die Überlebensfähigkeit von Planetenkernen basierend darauf, wie lange es dauern würde, bis die Kerne nach innen driften. Veras und Wolszcan haben jedoch auch den Einfluss von Gravitationsfluten in ihr Modell aufgenommen, die eine gleiche oder dominante Kraft darstellen können.
Anschließend führten sie Simulationen durch, bei denen der gesamte Bereich der beobachtbaren Magnetfeldstärken des Weißen Zwergs und ihre potenziellen atmosphärischen elektrischen Leitfähigkeiten verwendet wurden. Am Ende ihre
„Es gibt einen Sweet Spot für die Erkennung dieser Planetenkerne: Ein Kern, der zu nahe am Weißen Zwerg liegt, würde durch Gezeitenkräfte zerstört, und ein Kern, der zu weit entfernt ist, wäre nicht erkennbar. Wenn das Magnetfeld zu stark ist, würde es den Kern in den weißen Zwerg drücken und ihn zerstören. Daher sollten wir nur nach Planeten um diese weißen Zwerge mit schwächeren Magnetfeldern in einem Abstand zwischen etwa 3 Sonnenradien und dem Merkur-Sonne-Abstand suchen. “
„Niemand hat jemals zuvor nur den nackten Kern eines großen Planeten gefunden, noch einen großen Planeten nur durch Überwachung magnetischer Signaturen oder einen großen Planeten um einen weißen Zwerg. Daher würde eine Entdeckung hier „Neuerungen“ in drei verschiedenen Sinnen für Planetensysteme darstellen. “
Das Paar hofft, seine Ergebnisse nutzen zu können, um künftige Suchen nach Planetenkernen um weiße Zwerge zu ermöglichen. "Wir werden die Ergebnisse dieser Arbeit als Richtlinien für die Gestaltung der Radiosuche nach Planetenkernen um weiße Zwerge verwenden", sagte Prof. Wolszczan. "Angesichts der vorhandenen Beweise für das Vorhandensein von Planetenschutt in vielen von ihnen halten wir unsere Chancen für aufregende Entdeckungen für recht gut."
Sie hoffen, diese Beobachtungen mit Radioteleskopen wie dem Arecibo Observatory in Puerto Rico und dem Green Bank Telescope in West Virginia durchführen zu können. Mit diesen fortschrittlichen Instrumenten können sie weiße Zwerge in denselben Teilen des elektromagnetischen Spektrums beobachten, die 1990 die bahnbrechende Entdeckung von Prof. Wolszczan und Kollegen ermöglichten.
„Eine Entdeckung würde auch dazu beitragen, die Geschichte dieser Sterne zu enthüllen
In Milliarden von Jahren, nachdem unsere Sonne in die Supernova gegangen ist und die Planeten im inneren Sonnensystem verbrannte Metallkugeln sind, ist es etwas ermutigend zu wissen
