Когда звезда, наподобие нашего Солнца, завершает свой жизненный путь, она превращается в белого карлика — компактный и тусклый звездный остаток, полностью лишённый термоядерных процессов. Такие объекты постепенно остывают, теряя энергию на протяжении миллиардов лет. Принято было считать, что планеты, вращающиеся вокруг белых карликов, оказываются обречёнными: даже если на них когда-то существовали условия для жизни, исчезновение звёздного тепла делало их холодными и безжизненными. К примеру, поверхность белого карлика WD 0346+246 имеет температуру менее 3700°C, а температура планеты WD 1856b, обращающейся вокруг звезды WD 1856+534, достигает -80°C, — практически как на Марсе.
Проблема перегрева: опасные приливные силы
Тем не менее, не всякая близость к белому карлику сулит вечную мерзлоту. Планеты, движущиеся по орбитам, расположенным в непосредственной близости к мёртвой звезде, часто подвергаются мощным приливным воздействиям. Масса белого карлика обычно составляет лишь около половины солнечной, но даже малейшее отклонение от идеальной круговой орбиты способно вызывать приливный разогрев настолько сильный, что воды на поверхности могут закипать, а климат — становиться неустойчивым и крайне сложным для жизни.
Неожиданный шанс: вклад Эйнштейна в сохранение планет
Справиться с этой дилеммой решили астрофизики Эва Стафне (Eva Stafne) и Жюльет Беккер (Juliette Becker) из Висконсинского университета в Мэдисоне, чью работу поддержал научный коллектив, связанный с Корнелльским университетом. Их научное моделирование по-новому оценило потенциал обитаемости планет в плотных орбитах у белых карликов, показав, что роль защитника здесь может взять на себя один из эффектов общей теории относительности альберта Эйнштейна.
Исследования включали сотни возможных конфигураций двухпланетных систем. В их сценариях внутренняя планета земного типа обращалась вокруг белого карлика с массой 0,5 массы Солнца по орбите на расстоянии всего 0,01 астрономической единицы, а внешняя планета — массой от 1 до 300 земных на расстоянии до 0,3 а.е. — создавала дополнительное гравитационное воздействие.
Релятивистская прецессия: «щит» от катастрофы
Как показали расчёты, если не учитывать релятивистские (по Эйнштейну) эффекты, большинство таких планет мигом бы перегрелись из-за резких удлинений их орбит. Но стоит включить общую теорию относительности, как ситуация кардинально меняется: под действием релятивистской прецессии ось орбиты медленно разворачивается, сглаживая колебания и не давая орбите вытягиваться слишком сильно. Такой механизм выполняет функцию «динамического щита», охлаждая страсти между планетами и позволяя внутренней планете поддерживать комфортные температуры.
Важно отметить, что наибольшая эффективность этого феномена проявлялась, когда масса внешней планеты оставалась ниже 250 земных, а её орбита — дальше 0,18 а.е. В таких условиях поверхность внутренней планеты могла сохранять жидкую воду, открывая пространство для возможных биосигнатур.
Благоприятные перспективы для поиска жизни
Результаты работы команды под руководством Эвы Стафне и Жюльет Беккер не только подтверждают устойчивость планет у белых карликов, но и существенно расширяют понятие зоны обитаемости. Благодаря открытию релятивистского «щита», миры, вращающиеся около звезд, прошедших стадию белого карлика, вновь попадают в поле зрения астробиологов.
Теперь такие планетные системы становятся отличными кандидатами для исследований с помощью передовых телескопов — прежде всего, космической обсерватории «Джеймс Уэбб». Он способен фиксировать молекулы кислорода, воды и метана в атмосферных оболочках отдалённых планет, определяя — есть ли на них признаки жизни.
Значение исследования для будущих поколений
Работа исследовательской группы из Висконсинского и Корнелльского университетов вдохновляет своим позитивным вкладом в науку: она демонстрирует, что даже там, где считалось невозможным существование обитаемых миров, могут скрываться вполне жизнеспособные планеты. Дальнейшие открытия могут приблизить нас к ответу на вечный вопрос — где ещё во Вселенной возможна жизнь.
Источник: naked-science.ru
