Små, härdiga planeter packade med täta element har bäst chans att undvika att krossas och uppslukas när deras värdstjärna dör, ny forskning från University of Warwick har funnit. Den nya forskningen publiceras i tidskriften Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .

Astrofysiker från Warwick Astronomy and Astrophysics Group modellerade chanserna att olika planeter förstörs av tidvattenkrafter när deras värdstjärnor blir vita dvärgar och har bestämt de viktigaste faktorerna som avgör om de undviker förstörelse.

Deras "överlevnadsguide" för exoplaneter kan hjälpa astronomer att lokalisera potentiella exoplaneter runt vita dvärgstjärnor, eftersom en ny generation av ännu kraftfullare teleskop utvecklas för att söka efter dem.

De flesta stjärnor som vår egen sol kommer att få slut på bränsle så småningom och krympa och bli vita dvärgar. Vissa kretsande kroppar som inte förstörs i malströmmen som orsakas när stjärnan spränger bort sina yttre skikt kommer sedan att utsättas för förändringar i tidvattenkrafter när stjärnan kollapsar och blir supertät. De gravitationskrafter som utövas på alla planeter som kretsar skulle vara intensiva och skulle potentiellt dra dem in i nya banor, till och med pressa några längre ut i sina solsystem.

Genom att modellera effekterna av en vit dvärgs förändring i gravitation på kretsande steniga kroppar, forskarna har bestämt de mest sannolika faktorerna som kommer att få en planet att röra sig inom stjärnans "förstöringsradie"; avståndet från stjärnan där ett föremål som hålls samman endast av sin egen gravitation kommer att sönderfalla på grund av tidvattenkrafter. Inom destruktionsradien kommer en skiva av skräp från förstörda planeter att bildas.

Även om en planets överlevnad är beroende av många faktorer, modellerna avslöjar att ju mer massiv planeten är, desto mer sannolikt kommer det att förstöras genom tidvatteninteraktioner.

Men förstörelse är inte säker baserat på enbart massa och beror delvis på viskositet, ett mått på motståndskraft mot deformation:exo-jordar med låg viskositet sväljs lätt även om de bor vid separationer inom fem gånger avståndet mellan den vita dvärgens centrum och dess förstörelseradie. Saturnus måne Enceladus – ofta beskriven som en "smutsig snöboll" - är ett bra exempel på en homogen planet med mycket låg viskositet.

Exo-jordar med hög viskositet sväljs lätt endast om de bor på avstånd inom två gånger avståndet mellan den vita dvärgens centrum och dess destruktionsradie. Dessa planeter skulle helt bestå av en tät kärna av tyngre element, med en liknande sammansättning som "heavy metal"-planeten som upptäcktes av ett annat team av University of Warwick-astronomer nyligen. Den planeten har undvikit uppslukning eftersom den är liten som en asteroid.

Dr Dimitri Veras, från University of Warwicks institution för fysik, sa:"Artikeln är en av de första dedikerade studierna någonsin som undersöker tidvatteneffekter mellan vita dvärgar och planeter. Denna typ av modellering kommer att få ökande relevans under de kommande åren, när ytterligare steniga kroppar sannolikt kommer att upptäckas nära vita dvärgar."

"Vår studie, även om det är sofistikerat i flera avseenden, behandlar endast homogena stenplaneter som är konsekventa i sin struktur genomgående. En flerskiktsplanet, som jorden, skulle vara betydligt mer komplicerat att beräkna men vi undersöker möjligheten att göra det också."

Avstånd från stjärnan, som planetens massa, har en robust korrelation med överlevnad eller uppslukning. Det kommer alltid att finnas ett säkert avstånd från stjärnan och detta säkerhetsavstånd beror på många parametrar. I allmänhet, en stenig homogen planet som bor på en plats från den vita dvärgen som är bortom cirka en tredjedel av avståndet mellan Merkurius och solen kommer garanterat att undvika att sväljas av tidvattenkrafter.

Dr Veras sa:"Vår studie uppmanar astronomer att leta efter steniga planeter nära - men strax utanför - den vita dvärgens förstöringsradie. Hittills har observationer fokuserat på denna inre region, men vår studie visar att steniga planeter kan överleva tidvatteninteraktioner med den vita dvärgen på ett sätt som trycker planeterna något utåt.

"Astronomer bör också leta efter geometriska signaturer i kända skräpskivor. Dessa signaturer kan vara resultatet av gravitationsstörningar från en planet som ligger strax utanför förstöringsradien. I dessa fall, skivorna skulle ha bildats tidigare genom krossning av asteroider som med jämna mellanrum närmar sig och går in i den vita dvärgens förstörelseradie."