Liv etter stjernedøden?

En hvit dvergstjerne. Nei, ikke den store i midten, men den lille prikken nede til høyre. Stjernene på bildet er et dobbeltstjernesystem, Sirius a og Sirius b. Sirius a er, mye på grunn av den korte avstanden til jorda, den mest lyssterke stjerna på nattehimmelen. Her er Sirius a kraftig overeksponert for å få fram den mindre lyssterke kompisen Sirius b som er en hvit dvergstjerne. (NASA/ESA)

I galaksen vrimler det av døde stjerner – små kompakte klumper som i milliarder av år gløder av restvarmen fra sin fordums tid som aktive, levende stjerner. Kan det være liv laga på planeter i bane disse glødende dvergstjernene?

Om fem milliarder år vil jorda gå under i et inferno av flammer mens sola gjør sine siste, ekstreme krampetrekninger og dør. Solsystemet vil ikke være til å kjenne igjen. Sola vil være en rød kjempestjerne med en diameter som er over 200 ganger større enn i dag. Merkur vil slukes og fordampe, Venus likeså. Jordas skjebne er mer usikker, men om den ikke vil fordufte som sine indre naboer, vil i alle fall atmosfæren bli blåst bort og overflata sterilisert av den vanvittige temperaturen.

Og så dør sola. Etter over 10 milliarder år som aktiv fusjonsreaktor vil brenselet være tomt. Kraftverket stenges av, og sola synker sammen. Den blir en hvit dvergstjerne – en liten, død klump på størrelse med jorda. Til tross for den beskjedne størrelsen  har den fortsatt en enorm masse, over 200 000 ganger så stor som jorda.

Selv om den hvite dvergen ikke lenger produserer energi vil den ha store mengder restvarme, akkurat som en avslått kokeplate. Restvarmen vil stråle ut, jevnt og stabilt, i milliarder av år. Hva da? Hva hvis det da finnes en planet som har overlevd og som befinner seg i passe avstand fra den hvite dvergsola? Eller hva hvis den hvite dvergen fanger inn en planet utenfra? Kan livet på nytt blomstre i solsystemet?


Jasså, så du trodde sola var stor i dag? Sjekk hvor stor den vil bli når den blir en rød kjempe. (Wikimedia Commons)

Disse spørsmålene er ikke bare relevant for vårt eget solsystem i en fjern framtid. Den dag i dag finnes det mengder av hvite dvergstjerner rundt i vår egen galakse. De siste årene har forskere gått grundig til verks for å finne ut om planeter rundt hvite dverger kan ha forutsetninger for å huse liv. De foreløpige svarene ser svært lovende ut.

Grønne enger rundt hvite dverger

I fjor dukket det opp en artikkel av Eric Agol ved Universitetet i California der han blant annet undersøker om det finnes en beboelig sone rundt hvite dvergstjerner, altså et område der en eventuell planet kan ha flytende vann på overflata. Konklusjonen er at, joda, en slik sone finnes. Og ikke bare det, hvite dverger avkjøles så langsomt at en planet kunne oppholde seg i denne beboelige sonen sammenhengende i flere milliarder år. På jorda har det eksistert liv i omtrent 3,5 milliarder år. Altså kan man naivt sett anta at det går an å plassere en jordtvilling i bane i passe avstand fra en død, hvit dvergstjerne, og så vil forutsetningene for at det danne liv (og kanskje avanserte sivilisasjoner)  være akkurat like gode som de har vært hos oss.

Men vent litt før du pakker kofferten. Selv om en planet ved en hvit dverg kan oppnå behagelige temperaturer, er det også mye som vil være forskjellig fra de kjente forholdene på jorda. For det første vil en hvit dverg bare lyse omtrent en titusendel så kraftig som sola. Hvis du ser på sola som et stort bål, vil den hvite dvergen bare være et knøttlite stearinlys. Det er ikke noe problem å varme fingrende rundt et stearinlys – du må bare holde hendene veldig nære flammen. Av samme grunn må avstanden mellom en hvit dvergstjerne og beboelig planet være så lite som én prosent av avstanden mellom sola og jorda.

Evig natt, evig dag

En bieffekt av den korte avstanden er at en ellers jordlignende planet vil få det som kalles bundet rotasjon. Det betyr at planeten hele tiden vil vende den samme siden mot stjerna, akkurat som månen alltid vender den samme siden mot jorda. Én side av planeten vil ha evig dag, den andre siden evig natt, og et romantisk område midt i mellom vil ha evig soloppgang. Faren med bundet rotasjon er at det vil gå med planeten som det går med en kotelett på grillen som man glemmer å snu – den ene siden blir svidd mens den andre siden er for kald. Simuleringer av atmosfæreeffekter hos planeter med bundet rotasjon (riktignok i bane rundt en annen type stjerne) tyder imidlertid på at store vindsystemer vil kunne fordele varmen godt nok utover til at planeten likevel holder seg beboelig.

Fryse i hjel eller rives i filler?

Bundet rotasjon oppstår fordi tidevannskreftene på planeten blir mye sterkere når avstanden til moderstjerna er liten. Tidevannskrefter kjenner vi godt fra jorda. Vi får flo og fjære fordi tyngdekraften fra månen er sterkere på den siden av jorda som er nærmest månen enn på den siden som er lengst vekk.

Tidevannskreftene i den beboelige sonen rundt en hvit dverg vil være mye større enn på jorda. Men siden planeten alltid vender den samme siden mot moderstjerna, vil ikke planeten ha varierende tidevann som på jorda. Isteden vil de kraftige tidevannskreftene deformere hele planeten slik at den inntar en slags dråpeform. Dersom planeten skulle komme tilstrekkelig nær den hvite dvergen, innenfor den såkalte Roche-grensen, vil tidevannskreftene bli så sterke at planeten rives i filler og smøres utover i et lite beboelig støvskive,  ikke ulikt det vi observerer rundt Saturn. Beregninger viser heldigvis at en beboelig planet kan oppholde seg tilstrekkelig langt fra Roche-grensen til at dette blir problematisk. Etterhvert som milliarder av år går vil imidlertid den hvite dvergen bli stadig kaldere, og en planet må være stadig nærmere stjerna for å holde seg beboelig. Etter rundt 10 milliarder år ser det derfor ut til at de hvite dvergene slutter å ha en beboelig sone. En planet vil enten bli for kald eller rives i filler.

UV-faren

For mye UV-stråling kan ødelegge komplekse karbonforbindelser, slik som DNA.

Ellers da? Her på jorda maser vi mye om skadelig UV-stråling. Det er ikke uten grunn. UV-stråling kan ødelegge karbonforbindelser som vi er bygget opp av, og altfor mye feil UV-stråling på en planet kan føre til at det blir vanskelig å bygge opp kompliserte molekyler, slik som DNA. Denne problematikken er også studert, og i en artikkel som ble gjort tilgjengelig i sommer viser forfatterne at en planet rundt en hvit dverg antagelig vil motta svært moderate doser med DNA-ødeleggende UV-stråling. Nå er det selvsagt ikke sånn at romvesener i et annet planetsystem nødvendigvis vil basere seg på DNA, men mange mener at det er plausibelt at lignende typer avanserte karbonforbindelser vil være involvert også i liv som oppstår andre steder. Og heldigvis ser det ut til at slike kjemiske forbindelser fint kan eksistere på planeter rundt hvite dverger.

Kan vi finne disse planetene?

Så langt ser det dermed ut til at døde, hvite dvergstjerner kan utgjøre et trivelig naboskap for en planet med liv på. Et problem vi står igjen med er da: Hvordan skal vi klare å finne slike planeter? Også her er det grunn til å være optimistisk. En av de vanligste metodene for å oppdage nye planeter i dag er den såkalte transitmetoden. Her observerer man lysstyrken til stjerner svært nøyaktig over lang tid. Dersom det passerer en planet foran stjerna vil noe av lyset blokkeres, og vi vil observere et lite dupp i stjernelyset. Hvis man skal lete etter jordlignende planeter rundt sollignende stjerner vil imidlertid lysstyrken minke med under en titusendel hver gang planeten passerer stjerna. Siden hvite dverger er mye mindre enn sola, vil en passerende planet blokkere en langt større andel av stjernelyset, og det karakteristisk duppet i stjernelyset vil derfor bli mye tydeligere.

Hvor vanlig det er med jordlignende planeter  i tett bane rundt hvite dverger er fortsatt et åpent spørsmål. Mens stjerna er i rød-kjempe modus vil alle planeter i en slik tett bane bli slukt opp og fordampet, så det er i hvert fall sikkert at planeten må ankomme den hvite dvergens beboelige sone etter at stadiet som røde kjempestjerne er avsluttet. Det finnes imidlertid mekanismer for hvordan dette kan foregå, for eksempel kan planeten dannes fra scratch av gasskyer rundt den hvite dvergen, eller den kan vandre innover fra en bane lenger ute.

Døde, hvite dvergstjerner kan derfor bli et spennende nytt mål for planetjegere i årene som kommer. Hvis det finnes planeter rundt hvite dverger burde det være mulig og oppdage dem, og dersom man finner planeter i passe avstand fra de døde stjernene ser det så langt ikke ut til å være noe i veien for at de kan være blomstrende oaser av liv.

————

Det er ikke bare hvite dvergstjerner som er spennende med tanke på liv. Jeg har tidligere skrevet om de festlige livsbetingelsen rundt røde dvergstjerner. Les «Livet rundt en rød dverg«.

7 comments

  1. Sigurd Næss · september 16, 2012

    Fin artikkel. Men det var en ting jeg svanet, nemlig diskusjon om liv på måner til planeter til hvite dverger. Disse har ikke det samme potensielle problemet med låst rotasjon som planeten selv har, og ville kanskje være et bedre sted for liv. Se for deg en stor gassplanet med en måne på størrelse med jorda, eller en dobbeltplanet. Dette har vært snakket om del om for røde dverger, der man har det samme problemet med låst rotasjon. Men tidevannskreftene vil vel være enda større rundt en hvit dverg, og dette vil nok ha konsekvenser for stabiliteten av banen til en måne: den vil nok måtte være ganske nærme planeten sin.

    • Jostein Riiser Kristiansen · september 16, 2012

      Eksomåner og liv er spennende, men jeg har dessverre aldri lest noe om måner i den beboelige sonen til hvite dverger. Som du nevner så vil nok tidevannskreftene kunne være et problem for månen når planeten befinner seg såpass nær Roche-grensen. Du har ikke lest noe om (eller regnet på) stabiliteten til slike måner?

  2. Petter B. · september 17, 2012

    Planeter rundt hvite dverger som skal ha liv bør nok være fanget opp etter at sjernen ble en hvit dverg. Jeg kan vanskelig se for meg at byggestoffene som er nødvendige for liv vil finnes i tilstrekkelig monn på en planet som ligger nære nok etter at stjernen har gjennomgått en rød kjempe-fase. Hydrogen, oksygen og karbon er lette stoffer eller ingår i lette forbindelser (vann, karbondioksy) og vil nok dampe av.

    • Jostein Riiser Kristiansen · september 17, 2012

      Det, eller migrasjon innover etter rød-kjempe-fasen. Dette kan skje for eksempel gjennom vekselvirkning med andre planeter i planetsystemet.

  3. Carbomontanus · september 18, 2012

    hmmmmm

    Det var selveste Giordano Bruno som begynte å fantasere om et uendelig univers og at stjernene utover var soler de også med planetsystemer så det var liv allevegne og vi er slett ikke alene i universet men kan tvertimot synes svært små og uviktige i all denne livlige vrimmel. Han ble brent og det er synd, men var slett ingen enkel personlighet. Han var dominicanermunk og bare det faktum at han da var oppe hos calvin i Schweiz, som var erklært antipapist og mediterte en tid, sier oss hva som er verd å vite om Bruno, slett ingen enkel personlighet å ha med å gjøre. Men åpenbart svært dyktig også, så der led verden et stort tap. Gallilei mente senere at brenningen av Giordano Bruno var syndig og dypt beklagelig. Paven delte ikke det syn. Men er nylig kommet til at saken mot gallilei var feilaktig, og at den er syndig og dypt beklagelig.

    Men jeg begynner etterhvert å stusse alvorlig. Det har liksom vært opplest og vedtatt blant de lærde at det er liv på de andre pålanetene, og Johannes Keppler skrev og tok det som en selvfølge i Harmonices Mundi av 1619 at det var liv og vesener på Mercur og Venus og Mars og Jupiter og Saturn alt etter forholdene. Såsent som i min barndom fantaserte astronomene helt kurant om mulig liv på Venus og Mars. Skuffelsene var store ved hva man fant i virkeligheten. Og Percival Lowell, som kanskje også var litt av en sjarlatan, publiserte tegninger av marskanaler. «Aliens» og grønne menn fra mars har vært en stor suksess. Og så var det Lyn- Gordon og Stålmannen…..

    Hva vi finner er såvidt jeg ser som kjemiker, ganske klart de grunnleggende kjemiske premisser for mulig liv allevegne og særlig utover i solsystemet og vi finner at kullsekkene i melkeveien ganske riktig er hva navnet sier, sot og tildels svært avansert oljerøk ganske enkelt. Men til datum er ekstraterrestrialt liv ikke funnet. Som om brenningen av Giordano Bruno dog skulle hatt noe for seg. Det er stygt å si det, men jeg tør iallefall slå fast og med fynd at i akkurat den forskningen der er menneskeheten kommet virkelig skammelig til kort. Og slik som man i all den dag har skrytt og dertil fantasert svært solid over støvleskaftene om at nå er det like før det store gjennombruddet i forskningen, og så var det bare fjoll og vrøvl.

    Hva skal vi si til sånt?

    Skammelig kan vi iallefall trygt si. Og jeg vil si at når det ser slik ut innen et større forskningsfelt, da er forklaringen ofte og i regelen den at menneskeheten ikke er kvalifisert for oppgaven og ikke engang vet å stille seg gåtene på mulig vettug løsbar form.

    Det er livets mysterium. Det bør vi vel også kunne slå fast håber jeg og inntil vi vet bedre enn som så.

    Men vi kan prøve å gjøre det beste ut av det når situasjonen åpenbart er som den er, for det har jeg gjort og med stort utbytte. Om mulig liv i universet så kanskje det forekommer allerede snublende nær og her vi bor. Vi må kvalifisere oss på det liv som allerede er oss tilgjengelig først og finne ut hva det er. Det pleier i regelen å bære frukter. Vi må studere Bio.

  4. kee · oktober 19, 2012

    Har jeg misforstått hvis jeg påstår at hvis livet skal overleve rød kjempe og trives rundt hvit dverg er en avhengig av at livet i lithosfæren klarer seg i tillegg til at planeten vandrer innover. tilgjengelig vann blir et stort problem: hvor langt inn går avdampningen?

  5. Sigurdsen · februar 21, 2013

    At den ene siden hele tiden vender mot dvergstjernen skulle da ikke være noe problem så lenge avstanden er passe. Som kjent kan man grille pølser på et bål, men om en passer på å holde seg på akkurat den rette avstanden, kan man varme seg på bålet ved å sitte vendt med ansiktet mot flammen så lenge det skal være uten at man blir svidd.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s