Bijeli patuljci, zvjezdani ostaci nastali kada zvijezde poput Sunca potroše svoje gorivo, dugo su se smatrali beživotnim i predvidljivim završetkom zvjezdane evolucije. Novo istraživanje otkriva da bi dio njih mogao skrivati dugotrajne nastanjive zone, milijardama godina dulje nego što se mislilo.
Ako se potvrdi, bijeli patuljci mogli bi postati jedni od najstabilnijih domaćina za život u galaksiji.
Kako neon usporava hlađenje
Tajna iznenađujuće dugovječnosti bijelih patuljaka krije se u elementu neon-22, trećem po zastupljenosti u njihovoj unutrašnjosti, odmah iza ugljika i kisika. Kada njegova količina prijeđe oko 2,5 posto mase zvijezde, u fazi kristalizacije jezgre započinje proces koji znanstvenici nazivaju “destilacija.”
Kristali osiromašeni u neonu-22 uzdižu se prema vanjskim slojevima patuljka, gdje se otope i ponovno vraćaju u kruženje. To trajno unutarnje strujanje oslobađa znatne količine gravitacijske energije i može gotovo zaustaviti hlađenje zvijezde na razdoblja duga i do 10 milijardi godina.
Sam neon-22 nastaje još tijekom života zvijezde, u fazi sagorijevanja helija, kada se dušik-14 (nastao u CNO-ciklusu) pretvara u neon. Zvijezde s većim početnim udjelom ugljika, dušika i kisika proizvode i više neona-22, pa njihovi bijeli patuljci češće ulaze u ovaj proces.
Analiza tisuća zvijezda
Kako bi provjerili teoriju, tim istraživača predvođen Manuelom Barrientosom sa Sveučilišta u Oklahomi analizirao je oko 4.000 zvijezda iz kataloga Hypatia, koji obuhvaća detaljna spektroskopska mjerenja unutar 500 parseka od Sunca. Koristeći računalni kod MESA za modeliranje evolucije zvijezda, izračunali su koliko bi neona-22 svaka od njih proizvela u svojem bijelom patuljku.
Njihovi rezultati poklopili su se s opažanjima Europske svemirske agencije. Satelit Gaia otkrio je neuobičajeno grupiranje bijelih patuljaka na tzv. Q-grani dijagrama sjaja. Oko šest posto masivnijih primjeraka pokazuje znakove višemilijardnih “pauza u hlađenju”. Istraživači su taj fenomen opisali kao “kozmičku prometnu gužvu.”
Dodatnu potvrdu dala je analiza brzina kretanja zvijezda: patuljci na Q-grani gibaju se brže nego što bi odgovaralo njihovoj prividnoj starosti, što znači da su zapravo mnogo stariji nego što izgledaju. Upravo je to znak da im je hlađenje bilo znatno usporeno.
Kozmička karta učestalosti
Studija je otkrila i jasan prostorni obrazac unutar Mliječne staze. “Destilirani” bijeli patuljci najčešći su u unutarnjim regijama galaksije, bliže njezinu središtu, gdje čine 7,6 posto populacije unutar dva kiloparseka. Njihova učestalost zatim postupno opada prema vanjskim dijelovima diska, na svega jedan posto između osam i deset kiloparseka.
Razlog je u kemijskom sastavu galaksije: zvijezde bogate “metalima”, a time i sklone proizvodnji većih količina neona-22, češće nastaju bliže središtu Mliječne staze. Upravo ondje stoga treba očekivati i najviše bijelih patuljaka s dugotrajnim nastanjivim zonama.
Šira slika: što znači za potragu za životom
Otkriće ima duboke posljedice za astrobiologiju. Ako bijeli patuljci doista mogu održavati nastanjive zone milijardama godina dulje nego što se pretpostavljalo, one bi mogle postati jedni od najstabilnijih okoliša za život u svemiru. Uz to, planeti u tim zonama kruže na nešto većim udaljenostima, gdje plimne sile zvijezde nisu razorne, što povećava šanse za dugotrajnu stabilnost.
Prijašnja opažanja pokazivala su naizgled prevelik broj masivnih bijelih patuljaka u našem dijelu galaksije, što se činilo kao proturječje ovoj teoriji. Autori ipak objašnjavaju da je riječ o optičkoj varki: patuljci koji prolaze kroz proces destilacije ostaju dulje svjetliji od drugih pa ih teleskopi lakše bilježe. Zbog toga se u promatračkim katalozima pojavljuju češće nego što ih uistinu ima.
Bijeli patuljci kao neočekivani domaćini
Bijeli patuljci su se dugo opisivali kao beživotni ostaci zvijezda, svojevrsni kraj zvjezdane evolucije. Najnovija otkrića pokazuju, međutim, da bi mogli igrati posve drukčiju ulogu, postati stabilna i dugotrajna okruženja u kojima bi planeti mogli opstati, pa čak i podržavati život.
U Mliječnoj stazi postoje milijarde bijelih patuljaka, a značajan dio njih prolazi kroz ovakva usporavanja hlađenja. To znači da bi nastanjive zone u orbiti oko tih objekata mogle biti mnogo češće nego što se dosad pretpostavljalo. Umjesto rijetke iznimke, upravo oni možda kriju jedno od najbogatijih potencijalnih staništa života u našoj galaksiji.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
