خورشید در نهایت خواهد مرد. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که سوخت هیدروژن در هسته‌اش به پایان برسد و دیگر نتواند از طریق همجوشی هسته‌ای انرژی تولید کند. اگرچه این مرحله اغلب به عنوان پایان نهایی برای منظومه شمسی تصور می‌شود، اما می‌تواند آغاز یک فاز تکاملی جدید برای اجرام باقی‌مانده در آن باشد.
هنگامی‌که ستاره‌هایی شبیه به خورشید می‌میرند، در طول مرحله غول سرخ به شدت منبسط می‌شوند. شعاع آنها افزایش می‌یابد، سطحشان سردتر و قرمزتر می‌شود و گرانش ضعیف‌شده‌شان دیگر نمی‌تواند لایه‌های بیرونی را در خود نگه دارد. ممکن است نیمی از جرم ستاره به فضا فرار کند و یک بقایای ستاره‌ای چگال به نام کوتوله سفید بر جای بگذارد.
جستجو برای نشانه‌های حیات
اخترشناسان با رصد سیاراتی که از دید ما از مقابل ستاره‌های میزبان خود عبور می‌کنند، به دنبال حیات فرازمینی می‌گردند. با تابش نور ستاره از میان جو سیاره، دانشمندان می‌توانند از اصول فیزیکی پایه برای تعیین اینکه چه نوع مولکول‌هایی در آنجا وجود دارند، استفاده کنند.
در سال ۲۰۲۰، محققان متوجه شدند که می‌توانند از این روش برای سیاراتی که به دور کوتوله‌های سفید می‌چرخند نیز استفاده کنند. اگر چنین سیاره‌ای مولکول‌هایی داشته باشد که توسط موجودات زنده در جو خود ایجاد شده‌اند، تلسکوپ فضایی جیمز وب احتمالاً می‌تواند آنها را هنگام عبور سیاره از مقابل ستاره‌اش شناسایی کند.
جهانی پر از کوتوله‌های سفید
یک کوتوله سفید حدود نیمی از جرم خورشید را دارد، اما این جرم در حجمی تقریباً به اندازه زمین فشرده شده است، به‌طوری که الکترون‌هایش تا جایی که قوانین فیزیک اجازه می‌دهند، به هم فشرده شده‌اند. خورشید شعاعی ۱۰۹ برابر زمین دارد؛ این تفاوت اندازه به این معنی است که یک سیاره شبیه به زمین که به دور یک کوتوله سفید می‌چرخد، می‌تواند تقریباً به اندازه خود ستاره باشد.
کوتوله‌های سفید بسیار رایج هستند: تخمین زده می‌شود که ۱۰ میلیارد از آنها در کهکشان ما وجود دارند و از آنجایی‌که هر ستاره کم‌جرم در نهایت به یک کوتوله سفید تبدیل می‌شود، بی‌شمار کوتوله سفید دیگر نیز در آینده شکل خواهند گرفت. اگر مشخص شود که حیات می‌تواند در سیارات اطراف کوتوله‌های سفید وجود داشته باشد، این بقایای ستاره‌ای می‌توانند به اهدافی امیدوارکننده و فراوان در جستجو برای حیات فراتر از زمین تبدیل شوند.
اما آیا اصلاً حیات می‌تواند در سیاره‌ای که به دور یک کوتوله سفید می‌چرخد، وجود داشته باشد؟ اخترشناسان از سال ۲۰۱۱ می‌دانستند که منطقه قابل سکونت در نزدیکی کوتوله سفید قرار دارد. این منطقه، مکانی در یک منظومه سیاره‌ای است که آب مایع می‌تواند در سطح یک سیاره وجود داشته باشد. این منطقه نباید آنقدر به ستاره نزدیک باشد که آب بجوشد و نه آنقدر دور که یخ بزند.
منطقه قابل سکونت در اطراف یک کوتوله سفید، ۱۰ تا ۱۰۰ برابر نزدیک‌تر به آن است تا منطقه قابل سکونت ما به خورشید، زیرا کوتوله‌های سفید بسیار کم‌نورتر هستند.
چالش گرمایش کشندی (جزر و مدی)
قرار گرفتن در چنین نزدیکی به سطح کوتوله سفید، چالش‌های جدیدی را برای حیات نوظهور به وجود می‌آورد که سیارات دورتر، مانند زمین، با آنها روبه‌رو نیستند. یکی از این چالش‌ها گرمایش کشندی (جزر و مدی) است.
نیروهای کشندی (تفاوت در نیروهای گرانشی که اجرام در فضا بر قسمت‌های مختلف یک جرم دوم نزدیک وارد می‌کنند) باعث تغییر شکل یک سیاره شده و اصطکاک، باعث گرم شدن ماده در حال تغییر شکل می‌شود. نمونه‌ای از این پدیده را می‌توان در قمر آیو (Io) مشتری مشاهده کرد.
نیروهای گرانشی که توسط سایر قمرهای مشتری وارد می‌شوند، مدار آیو را تحت تأثیر قرار داده، باعث تغییر شکل داخلی آن و گرم شدنش می‌شوند که نتیجه آن فوران صدها آتشفشان به طور مداوم در سطح آن است. در نتیجه، هیچ آب سطحی در آیو نمی‌تواند وجود داشته باشد، زیرا سطح آن بسیار داغ است.
در مقابل، قمر مجاور، اروپا، نیز در معرض گرمایش کشندی قرار دارد، اما به میزان کمتری، زیرا از مشتری دورتر است. گرمای تولیدشده از نیروهای کشندی باعث شده است که پوسته یخی اروپا تا حدی ذوب شود و یک اقیانوس زیرسطحی ایجاد شود.
سیارات در منطقه قابل سکونت یک کوتوله سفید، مدارهایی به اندازه کافی نزدیک به ستاره خواهند داشت تا گرمایش کشندی را تجربه کنند، شبیه به اینکه چگونه آیو و اروپا به دلیل نزدیکی به مشتری گرم می‌شوند.
این نزدیکی به خودی خود می‌تواند چالشی برای قابلیت سکونت ایجاد کند. اگر یک منظومه بیش از یک سیاره داشته باشد، نیروهای کشندی از سیارات نزدیک می‌توانند باعث شوند که جو سیاره گرما را به دام بیندازد تا زمانی که گرم‌تر و گرم‌تر شود و سیاره برای داشتن آب مایع، بسیار داغ شود.
تحمل مرحله غول سرخ
حتی اگر تنها یک سیاره در منظومه وجود داشته باشد، ممکن است نتواند آب خود را حفظ کند.
در فرآیند تبدیل شدن به یک کوتوله سفید، یک ستاره در طول مرحله غول سرخ، به ۱۰ تا ۱۰۰ برابر شعاع اولیه خود منبسط خواهد شد. در طول آن زمان، هر چیزی که در داخل آن شعاع منبسط شده قرار گیرد، بلعیده و نابود خواهد شد. در منظومه شمسی خودمان، عطارد، زهره و زمین نابود خواهند شد، زمانی‌که خورشید در نهایت به یک غول سرخ تبدیل شده و سپس به یک کوتوله سفید تغییر شکل دهد.
برای اینکه یک سیاره از این فرآیند جان سالم به در ببرد، باید از ابتدا بسیار دورتر از ستاره قرار داشته باشد؛ شاید در فاصله مشتری یا حتی فراتر از آن.
اگر یک سیاره در آن فاصله دور قرار داشته باشد، پس از تشکیل کوتوله سفید، برای قابل سکونت شدن باید به سمت داخل مهاجرت کند. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهند که این نوع مهاجرت امکان‌پذیر است، اما این فرآیند می‌تواند باعث گرمایش کشندی شدید شود که ممکن است آب سطحی را بجوشاند و از بین ببرد؛ شبیه به اینکه چگونه گرمایش کشندی باعث آتشفشان‌های آیو می‌شود. اگر مهاجرت به اندازه کافی گرما تولید کند، سیاره می‌تواند تمام آب سطحی خود را تا زمانی که سرانجام به یک مدار قابل سکونت برسد، از دست بدهد.
با این حال، اگر مهاجرت به اندازه کافی دیر در طول عمر کوتوله سفید رخ دهد (پس از اینکه سرد شده و دیگر یک کوتوله سفید داغ، درخشان و تازه تشکیل‌شده نیست)، ممکن است آب سطحی تبخیر نشود.
تحت شرایط مناسب، سیاراتی که به دور کوتوله‌های سفید می‌چرخند می‌توانند آب مایع را حفظ کرده و به طور بالقوه از حیات پشتیبانی کنند.
جستجو برای حیات در جهان‌های کوتوله سفید
اخترشناسان هنوز هیچ سیاره فراخورشیدی شبیه به زمین و قابل سکونت در اطراف کوتوله‌های سفید پیدا نکرده‌اند. اما شناسایی این سیارات دشوار است.
روش‌های سنتی تشخیص مانند روش گذر (transit technique) کمتر موثر هستند، زیرا کوتوله‌های سفید بسیار کوچک‌تر از ستاره‌های میزبان سیاره معمولی هستند. در روش گذر، اخترشناسان به دنبال افت نورهایی می‌گردند که وقتی یک سیاره از دید ما از مقابل ستاره میزبان خود عبور می‌کند، رخ می‌دهد. از آنجایی‌که کوتوله‌های سفید بسیار کوچک هستند، باید بسیار خوش‌شانس باشید تا یک سیاره را در حال عبور از مقابل یکی از آنها ببینید.
با این وجود، محققان در حال بررسی استراتژی‌های جدیدی برای شناسایی و توصیف این جهان‌های گریزان با استفاده از تلسکوپ‌های پیشرفته مانند تلسکوپ جیمز وب هستند.
اگر مشخص شود که سیارات قابل سکونت در اطراف کوتوله‌های سفید وجود دارند، این امر دامنه محیط‌هایی را که ممکن است حیات در آنها ادامه یابد، به‌طور قابل‌توجهی گسترش خواهد داد و نشان می‌دهد که منظومه‌های سیاره‌ای ممکن است حتی مدت‌ها پس از مرگ ستاره میزبان خود، میزبان‌های قابل دوامی برای حیات باقی بمانند.
این متن از مقاله‌ای که ابتدا در The Conversation منتشر شده، اقتباس شده است.
منبع: Scitechdaily
