Datorsimuleringar av bildandet av planeter som kretsar i de beboeliga zonerna av stjärnor med låg massa som Proxima Centauri av astrofysiker vid universitetet i Bern visar att dessa planeter med största sannolikhet är ungefär lika stora som jorden och innehåller stora mängder vatten.

I augusti 2016 tillkännagivandet av upptäckten av en markbunden exoplanet som kretsar i den beboeliga zonen Proxima Centauri stimulerade experternas och allmänhetens fantasi. Denna stjärna är den stjärna som ligger närmast vår sol, även om den är 10 gånger mindre massiv och 500 gånger mindre lysande. Denna upptäckt, tillsammans med upptäckten i maj 2016 av en liknande planet som kretsar kring en stjärna med ännu lägre massa (Trappist-1), övertygade astronomer om att sådana röda dvärgar (som dessa lågmassastjärnor kallas) kan vara värdar för en stor population av jordliknande planeter.

Hur kan dessa föremål se ut? Vad kunde de vara gjorda av? Yann Alibert och Willy Benz vid schweiziska NCCR PlanetS och Center of Space and Habitability (CSH) vid universitetet i Bern genomförde de första datorsimuleringarna av bildandet av planeter som förväntas kretsa runt stjärnor som är 10 gånger mindre massiva än solen.

"Våra modeller lyckas reproducera planeter som liknar de som observerats nyligen vad gäller massa och period. "Alibert säger om resultaten av studien, kommer som ett brev i journalen Astronomi och astrofysik . "Intressant, vi finner att planeter i närliggande banor runt dessa typer av stjärnor är av små storlekar. Vanligtvis, de sträcker sig mellan 0,5 och 1,5 jordradier med en topp på cirka 1,0 jordradie. Framtida upptäckter kommer att visa om vi har rätt, ", tillägger forskaren.

Is på botten av det globala havet

Dessutom, astrofysikerna bestämde vattenhalten i planeterna som kretsade kring sina små värdstjärnor i den beboeliga zonen. De fann att cirka 90 procent av planeterna har mer än 10 procent vatten. För jämförelse, jorden har en bråkdel av vatten på endast cirka 0,02 procent. Situationen kan bli ännu mer extrem om de protoplanetära skivorna där dessa planeter bildas består längre än vad som antas i modellerna. Hur som helst, dessa planeter skulle täckas av mycket djupa hav på vars botten, på grund av enorm press, vatten skulle vara i form av is.

Vatten krävs för livet som vi känner det. Så kan dessa planeter vara beboeliga? "Medan flytande vatten i allmänhet anses vara en viktig ingrediens, för mycket av det goda kan vara dåligt, " säger Willy Benz. I tidigare studier, forskarna i Bern visade att för mycket vatten kan förhindra regleringen av yttemperaturen och destabilisera klimatet. "Men detta är fallet för jorden; här, vi har att göra med betydligt mer exotiska planeter som kan utsättas för en mycket hårdare strålningsmiljö, och/eller vara synkron, " han lägger till.

Efter tillväxten av planetariska embryon

För att börja sina beräkningar, forskarna ansåg en serie på några hundra till tusentals identiska, lågmassa stjärnor, och runt var och en av dem, en protoplanetär skiva av damm och gas. Planeter bildas genom ackretion av detta material. Alibert och Benz antog att i början, det fanns 10 planetariska embryon i varje skiva med en initial massa lika med månens massa. På några dagars datortid för varje system, modellen beräknade hur dessa slumpmässigt placerade embryon växte och migrerade. Vilken typ av planeter som bildas beror på strukturen och utvecklingen av de protoplanetära skivorna.

"Beboelig eller inte, studien av planeter som kretsar kring stjärnor med mycket låg massa kommer sannolikt att ge spännande nya resultat, förbättra vår kunskap om planetbildning, Evolution, och potentiell beboelighet, " sammanfattar Benz. Eftersom dessa stjärnor är betydligt mindre lysande än solen, planeter kan vara mycket närmare sina stjärnor innan yttemperaturen blir för hög för att flytande vatten ska existera. Med tanke på att denna typ av stjärna också representerar den överväldigande majoriteten av stjärnor i solområdet och att närliggande planeter för närvarande är lättare att upptäcka och studera, det är lätt att förstå varför existensen av denna population av jordliknande planeter är av betydelse.