Black-hole-bursts veranderen 'Mini-Neptunes' in Rocky 'Super-Earths'

Monster zwarte gaten in de buurt van het centrum van ons Melkwegstelsel hebben "mini-Neptunus" exoplaneten omgezet in rotsachtige super-aardes, nieuwe onderzoekshows.

Overweldigende zwarte gaten worden verondersteld te verblijven in de centra van de meeste, zo niet alle, grote sterrenstelsels. Ze slingeren de omliggende materie op en genereren op hun beurt heldere fakkels van röntgen- en ultraviolette straling.

De nieuwe bevindingen suggereren dat deze krachtige uitbarstingen nabijgelegen exoplaneten van hun dikke, gasachtige atmosfeer kunnen ontdoen, waardoor een kale, rotsachtige kern achterblijft. Deze rotsachtige lichamen zouden waarschijnlijk zwaarder zijn dan de aarde, waardoor ze zogenaamde superaardsen worden, volgens een verklaring van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). [De vreemdste zwarte gaten in het universum]

"Het is vrij wild om te denken aan zwarte gaten die de evolutionaire bestemming van een planeet bepalen, maar dat kan heel goed het geval zijn in het centrum van onze melkweg", zegt Howard Chen, onderzoeker aan het Northwestern University Department of Earth and Planetary. Wetenschappen, zei in de verklaring.

In de studie onderzochten de onderzoekers de omgeving rond Boogschutter A *, het superzware zwarte gat van 4 miljoen zonne-massa dat op de loer ligt in het centrum van onze melkweg, ongeveer 25.000 lichtjaar van de Aarde verwijderd.

"We vroegen ons af wat deze uitbarstingen van Boogschutter A * zouden doen voor planeten in de buurt," studeerde co-auteur John Forbes van de CfA, zei in de verklaring. "Ons werk toont aan dat het zwarte gat het leven van een planeet drastisch kan veranderen."

Meer specifiek bestudeerden de onderzoekers het effect dat de hoogenergetische straling van Boogschutter A * heeft op exoplaneten die zich minder dan 70 lichtjaar van het zwarte gat bevinden en massa's hebben ergens tussen de Aarde en Neptunus. Deze exoplaneten kunnen bekend staan ​​als "super-aardes" omdat ze groter zijn dan onze rotsachtige, oceanische aarde of "mini-Neptunes" omdat ze kleiner zijn dan de koude met gas omhulde Neptunus.

De nieuwe studie laat zien dat de hoogenergetische straling van Boogschutter A * een grote hoeveelheid van de dikke, gasachtige atmosfeer van Neptune-achtige planeten in de buurt van het zwarte gat zou kunnen wegblazen en rotsachtige super-Aardes achterlaat, volgens de verklaring.

"Deze superaardsen zijn een van de meest voorkomende soorten planeet die astronomen buiten ons zonnestelsel hebben ontdekt", schreef co-auteur Avi Loeb van het CfA, zei in de verklaring. "Ons werk laat zien dat ze zich in de juiste omgeving op exotische manieren kunnen vormen."

In feite suggereren de recente bevindingen dat dit proces de meest gebruikelijke manier is waarop rotsachtige super-aardes zich in de buurt van het centrum van de Melkweg vormen, aldus de onderzoekers.

Het is mogelijk dat sommige van deze planeten te vinden zijn in de bewoonbare zone van een ster, waar temperaturen precies goed zijn voor vloeibaar water en misschien ook voor leven. Het zou echter moeilijk zijn om een ​​leven te laten ontstaan ​​in de uitdagende omgeving van het galactische centrum, als gevolg van schadelijke supernova-explosies, energierijke gammastralen en extra uitbarstingen van zwart gat, die de atmosfeer van een planeet volledig zouden kunnen eroderen, volgens de studie.

Bovendien zou een passerende ster zwaartekrachtonderbrekingen kunnen veroorzaken die de planeet zouden afrukken van zijn levensondersteunende gastheerster. Dergelijke verstoringen komen vaker voor in gebieden vol met sterren, zoals Boogschutter A *, aldus de onderzoekers.

"Het is algemeen aanvaard dat het binnenste deel van de Melkweg niet gunstig is voor het leven," zei Loeb. Maar "hoewel het spel lijkt te zijn gestapeld tegen het leven in deze regio, zou de waarschijnlijkheid van panspermie, waar het leven wordt overgedragen via interplanetair of interstellair contact, veel vaker voorkomen in een dergelijke dichte omgeving. Dit proces zou het leven een vechtkans kunnen geven om op te staan en overleven. "

Het detecteren van exoplaneten nabij de kern van de Melkweg is een uitdaging vanwege de afstand tot de aarde, overvloed aan sterren en dikke wolken stof en gas die licht blokkeren. Grotere telescopen van de volgende generatie, zoals de European Extremely Large Telescope, kunnen echter helpen deze uitdagingen te overwinnen door te zoeken naar 'transits', waarin een exoplaneet voor zijn ster draait.

Een andere methode die nuttig zou kunnen zijn voor het detecteren van deze ongrijpbare exoplaneten, is het zoeken naar sterren met sporen van ongebruikelijke elementen in hun atmosfeer die zouden aangeven dat de ster weg is gemigreerd van het centrum van de melkweg, aldus de onderzoekers in de verklaring.

Het nieuwe werk werd op 22 februari in The Astrophysical Journal Letters gedetailleerd. De volledige artikeltekst is beschikbaar op arXiv.org.