Leidenes Universitātes (Nīderlande) astrofiziķi Mišels Kama un Alessandro Patruno pierādīja, ka ap neitronu zvaigznēm var būt dzīvībai piemērotas planētas. Tātad, noteiktos apstākļos, virszemes zemes PSR B1257 + 12 d un PSR B1257 + 12 c, kuras saņēma vārdus Fobetor un Poltergeist, atrodas PSR B1257 + 12 zvaigznes apdzīvojamā zonā, kuras nosaukums ir Lich. Autori publicēja pētījumu par šo tēmu vienā no specializētajām publikācijām.
Šobrīd zinātnieki zina apmēram trīs tūkstošus neitronu zvaigžņu, bet tikai divām no tām ticami ir planētu sistēmas, un dažām šādas sistēmas var būt. Jāatzīmē, ka pirmās eksoplanetes tika atklātas precīzi neitronu zvaigznes tuvumā. Tas notika 1991. gadā. Atklājumu veica Polijas un Amerikas radioastronoms A. Volščans, kurš netālu no PSR B1257 + 12 atklāja divas eksoplanetes - Fobetor un Poltergeist. Katrs no viņiem ir apmēram četras reizes smagāks nekā mūsu planēta. Gadu vēlāk šo atklājumu apstiprināja Kanādas astronoms Dale Frails.
Pēc kāda laika tur tika atklāts cits eksoplanets - PSR B1257 + 12 b, kurš izrādījās 50 reizes vieglāks nekā Zeme. Tas atrodas ļoti tuvu neitronu zvaigznei, tāpēc apstākļi uz tā nav piemēroti pat visneatliekamākajā dzīvē. Kas attiecas uz Poltergeist, šī eksoplaneta ir 4,3 reizes smagāka par Zemi, uz tās virsmas temperatūra sasniedz 51-652 Kelvīnu. Planēta griežas ap pulsaru 0,36 astronomisko vienību attālumā ar 66 dienu periodu. Otrā eksoplanete Fobbetors atrodas tālāk no pulsara un nedaudz smagāka par Poltergeistu.
Pati zvaigzne PSR B1257 + 12 atrodas Jaunavas zvaigznājā, 2,3 tūkstošu gaismas gadu attālumā no mūsu planētas. Tas ir apmēram 1,4 reizes smagāks nekā Saule, bet apmēram 125 triljonus reizes mazāks par to (pulsara rādiuss ir tikai 10 kilometri). Astronomi lēš, ka PSR B1257 + 12 vecums ir aptuveni viens miljards gadu, tas ir, pulsars ir četras reizes jaunāks par Sauli. Zvaigzne griežas ar laiku 0,06 sekundes, no tās apkārtējā telpā izdalās lieljaudas rentgenstari. Iepriekš tika uzskatīts, ka dzīve uz šīm divām eksoplanetām nav iespējama, taču Patruno un Kama spēja pierādīt, ka tas tā nav.
Neitronu zvaigžņu veidošanās notiek supernovas sprādziena rezultātā, pēc kura orbītā bieži ir pietiekami daudz vielas, lai veidotu protoplanētu disku. Papildus PSR B1257 + 12 pulsaram, ap PSR J1719-1438 tika atklātas arī eksoplanetes. Iespējams, ka oglekļa bagātais satelīts PSR J1719-1438 b jau agrāk bija baltais punduris. Zinātnieki arī atzīst, ka netālu no PSR J1937 + 21 var būt asteroīdu josta. Turklāt zinātnieki dažas astronomiskas parādības, it īpaši GRB 101225A gamma staru pārrāvumus, interpretē kā neitronu zvaigznes un asteroīda vai komētas sadursmi.
Pētnieki tradicionāli ir identificējuši trīs planētu veidus, kas var atrasties neitronu zvaigznīšu tuvumā. Pirmais tips ietver tipiskas planētas, kas ir zvaigžņu veidošanās blakusprodukts un kuras izveidojās pat pirms supernovas eksplozijas un pašas neitronu zvaigznes parādīšanās. Otrajā tipā ietilpst planētas, kas veidojas no matērijas, kas tika atstāta pēc supernovas eksplozijas neitronu zvaigznes tuvumā. Trešā tipa planētas ir planētas, kas izveidojās no neitronu zvaigznes iznīcināta satelīta (piemēram, PSR J1719-1438 b). Šis tips ir raksturīgs milisekunžu zvaigžņu satelītiem, jo īpaši PSR B1257 + 12 un PSR J1719-1438.
Zinātnieki spriež, ka planētas ap neitronu zvaigznēm ir drīzāk izņēmums, nevis noteikums. Augstas enerģijas gamma un rentgenstari, kā arī tā saucamais pulsars vējš var iznīcināt jebkuru objektu laika posmā no miljona līdz miljardam gadu. Tajā pašā laikā salīdzinoši nelielam debess ķermenim, kas atrodas pietiekami tālu no zvaigznes, ir iespēja ilgstoši uzturēt stabilu orbītu. Šī iemesla dēļ, neraugoties uz salīdzinoši nelielo impulsu skaitu ar planētām, ņemot vērā pašu neitronu zvaigžņu skaitu (apmēram miljardu) Piena Ceļā, planētu sistēmu skaits ap tām sasniedz 10 miljonus.
Planētu sistēmām, kas atrodas netālu no pulsāriem, nav jābūt līdzīgām tām, kas atrodamas netālu no galvenajām secības zvaigznēm. Tā, piemēram, planētas apdzīvojamību parasti nosaka ar tādiem terminiem kā līdzsvara virsmas temperatūra, dotā starojuma enerģija, kas saņemta no saimnieka zvaigznes. Šo enerģiju aprēķina pēc pirmās tuvināšanas, kad melnā ķermeņa starojums sasniedz maksimumu optiskajā, infrasarkanā vai ultravioletā diapazonā. Šajā gadījumā tipiskas apdzīvojamās zonas tiek noteiktas no dažām akcijām līdz astronomiskām vienībām.
Reklāmas video:
Apdzīvojamā zona, kas ir daudz mazāka nekā galvenās secības zvaigznīšu tuvumā, tiek aprēķināta baltajiem punduriem (8 miljardus gadu laikā Saule pārvērtīsies par šāda veida objektu). Kad 3 miljardu gadu laikā zvaigzne atdziest līdz apmēram 10 tūkstošiem kelvinu, tad apdzīvojamā zona atradīsies 0,005–0,02 astronomisko vienību attālumā. Runājot par neitronu zvaigznēm, spilgtākais melnās krāsas ķermeņa starojums atbilst rentgena stariem, kad tiek novērotas daudzas augstas enerģijas jonizējošās daļiņas. Tajā pašā laikā ultravioletā, optiskā un infrasarkanā starojuma praktiski nav.
Pētījuma autori izmantoja īpašu programmatūru, kas analizē PSR B1257 + 12 sistēmas fotogrāfijas, kas iegūtas 2007. gada 3. maijā, izmantojot Chandra rentgena kosmisko teleskopu. Turklāt viņi izmantoja novērojumu datus no 2005. gada 22. maija, lai salīdzinātu savus atklājumus ar citu zinātnieku rezultātiem. Pēc provizoriskiem aprēķiniem, Pulsāra virsmas temperatūra sasniedz 1,1 miljonu kelvinu, un netālu no tā, daļai astronomisku vienību, var būt putekļu disks.
Iespējamai dzīvībai uz Fobbeta un Poltergeista, galvenās briesmas un vienlaikus galvenais siltuma avots var būt rentgenstari, kas var izraisīt ievērojamu planētu atmosfēras sildīšanu. Gamma un cietais rentgena starojums atmosfērā iekļūst daudz dziļāk nekā mīkstais rentgena un ultravioletais starojums. Tomēr gadījumā, ja gāzes apvalki ir plaši, bīstamais starojums nevar sasniegt planētas virsmu.
Saskaņā ar Kamas un Patruno pieņēmumiem planētām, kas griežas ap izolētiem pulsāriem, jāattīstās tāpat kā debess ķermeņiem, kas griežas ap galvenajām sekvences zvaigznēm, kuras jau evolūcijas sākumā izstaro spēcīgus rentgenstarus. Uz mūsu planētas rentgenstarus ātri bloķē termosfēra, kurā gāze tiek jonizēta, mijiedarbojoties ar ultravioleto un rentgena stariem. Šim slānim ir diezgan augsta temperatūra, kas ir simtiem tūkstošu kelvinu. Tajā pašā laikā šis slānis ir neefektīvs kā siltuma avots, jo tas ir reti sastopams.
Saskaņā ar vispārpieņemto tēzi apdzīvojamā zona ir zona ap zvaigzni, kurā Zemei līdzīgai planētai (tas ir, planētai, kurā ir oglekļa dioksīda, slāpekļa un ūdens atmosfēra) uz tās virsmas var būt pietiekams daudzums šķidrā ūdens. Ļoti bieži planētas apdzīvošanai nepieciešams, bet nepietiekams nosacījums, zinātnieki uzskata, ka tās līdzsvara temperatūras rādītājs nenokrīt zem 270 kelviniem. Kama un Patruno aprēķināja apdzīvojamo zonu ap PSR B1257 + 12 pulsaru, izmantojot Phobetor un Poltergeist sasniegtā starojuma aprēķinus, izvirzot hipotēzi, ka divu superzemju līdzsvara temperatūra ir 175–275 Kelvin.
Tas ir pilnīgi iespējams, jo lielu planētu atmosfērā ir augstāks temperatūras gradients nekā uz Zemes, kuras atmosfēra ir diezgan viendabīga. Balstoties uz to, pētnieki secināja, ka, ja rentgena stari ir galvenais enerģijas avots planētām, tad visas trīs PSR B1257 + 12 sistēmas planētas nav piemērotas dzīvībai, jo tur ir pārāk auksts. Bet, ja ņemam vērā gamma starojumu, kas rodas pulsara vēja dēļ planētu atmosfērā, tad apdzīvojamās zonas robežas tiek nobīdītas par attālumu, kas ir 2–5 astronomiskās vienības.
Starp šiem diviem iespējamiem scenārijiem ir parametru telpa, kurā Fobetor un Poltergeist ietilpst apdzīvojamā zonā. Turklāt pētījuma autori pierādīja, ka senākā cilvēkiem zināmā planēta - PSR B1620-26 - pat visoptimistiskākajā gadījumā nevar būt apdzīvojama. Attiecībā uz pulsar PSR J1719-1438 zinātniekiem šobrīd ir pārāk maz datu par rentgena starojumu, tāpēc nevar izdarīt konkrētus secinājumus. Pēc zinātnieku domām, vairuma izolēto pulsa rentgenstaru spīdums ar matērijas aizplūšanu pavadījumā uz neitronu zvaigzni (tā sauktā Bondi-Hoyle akrecija) ir daudz lielāks nekā PSR B1257 + 12, kas šajā ziņā ir netipisks.
Citiem vārdiem sakot, Zemei līdzīgām planētām apdzīvojamā zona ap neitronu zvaigzni pastāv samērā īsu laiku. Un superzemēm ar blīvu atmosfēru apdzīvojamā zona ilgst daudz ilgāk. Zinātnieki aprēķināja: ja mūsu planētai būtu 1-10 astronomijas vienības no PSR B1257 + 12, ja tās atmosfēra sastādītu apmēram vienu procentu no visas planētas masas, tad Zeme zaudētu savu gāzes apvalku aptuveni 10 miljoni gadu. Tādos pašos apstākļos superzemes, kurās ir bieza atmosfēra, būtu zaudējuši savu gāzes apvalku apmēram triljonu gadu laikā.
Kā atzīmē pētnieki, vislielākās briesmas atmosfērai rada nevis rentgena stari, bet pulsara vēji. Viņi darbojas noteiktā laikā - pastāv sava veida nāves līnija, kas nosaka brīdi, kad neitronu zvaigzne pārstāj ražot vēju. Jaunos pulsāros tas notiek apmēram miljona gadu laikā, bet milisekundes zvaigznēs - miljardiem gadu. Tomēr, pēc zinātnieku domām, tas novērš planētas enerģijas avotu, kā rezultātā tās temperatūra strauji pazeminās, un tiek izslēgta jebkāda apmešanās vietas noteikšanas iespēja. Tomēr šajā gadījumā paliek Bondi-Hoyle akrecija, kas var radīt pietiekami daudz rentgena starojuma, tādējādi sildot planētu. Turklāt temperatūru var uzturēt, sildot plūdmaiņas.
Gadījumā, ja neitronu zvaigznes un magnētiskās ass rotācijas ass stipri novirzās, pulsara vējš vispār var nesasniegt planētas virsmu. Ekvatoriālajā plaknē, kurā bieži atrodas planētas, nav pulsara vēja, ir tikai rentgena starojums. Zinātnieki šādam gadījumam aprēķināja, ka Fobbeta un Poltergeista atmosfēra 850 miljonu gadu laikā ir zaudējusi aptuveni 0,0005 Zemes masas, kas ir aptuveni 0,0001 no pašas masas. Tas ir ļoti mazs, it īpaši, ja atmosfēra PSR B1257 + 12 d un PSR B1257 + 12 c saskaņā ar vispārpieņemto pieņēmumu veido apmēram vienu procentu no planētu masas.
Šis pētījums nedod iespēju izdarīt nepārprotamus secinājumus, ka virszemes Zemes tuvumā PSR B1257 + 12 atrodas apdzīvojamā zonā. Pašlaik to nav iespējams noteikt pulsāriem, ieskaitot neitronu zvaigzni PSR B1257 + 12. Tajā pašā laikā pētījums parādīja, ka, ja Fobbetaram un Poltergeistam ir jaudīga un blīva atmosfēra, tad teorētiski šīs planētas var būt piemērotas dzīvībai.