Водні світи, які пережили смерть своїх зірок, можуть добре підходити для пошуків життя

Невеликий розмір і тьмяне світло білих карликів — залишків зірок, що вигоріли дотла — можуть стати чудовим тлом для вивчення планет з достатньою кількістю води для підтримування життя.

Про це розповідають в Університеті Вісконсіну-Медісон (UW), передають OstanniPodii.com.

Хитрість полягає в тому, щоб помітити тінь планети на колишній зорі, яка зменшилася до частки свого розміру, і виявити, що це планета, яка зберегла свої водні океани протягом мільярдів років, навіть після того, як зоря пережила вибухові й жорстокі фінальні конвульсії. Нове дослідження динаміки систем з білим карликом припускає, що теоретично деякі водні планети дійсно можуть бути нанизані на небесні голки, щоб дочекатися відкриття та більш детального вивчення.

Астрономи, які досліджують планети за межами нашої Сонячної системи (так звані екзопланети) на предмет потенційних ознак життя, збирають дані про транзит планет повз свою зорю — тобто, коли вони проходять між зорею та нашими телескопами. Дослідники використовують світло зорі, яке проходить крізь тонкий шар атмосфери планети для визначення того, які елементи та молекули присутні на ній.

Величезна зоря, в якій на повну вирує ядерний синтез, може бути безладною та складною для спостереження. Отже, знаходження планети, що обертається навколо меншого й більш достиглого білого карлика, зменшує астрономічний еквівалент прижмурювання.

"Білі карлики настільки малі й настільки безликі, що якби перед ними пролетіла планета земного типу, то можна було б набагато краще описати її атмосферу", - каже професорка астрономії UW Джульєтта Беккер, провідна авторка дослідження, яке зараз розглядається для публікації в AAS Journals і було представлено в Медісоні на 244-му засіданні Американського астрономічного товариства. "Атмосфера планети мала б набагато більший і чіткіший сигнал, тому що більша частина світла, яке ви бачите, проходить саме через те, що ви хочете вивчити".

Першою серйозною перешкодою для такої планети було б пережити останні дні (умовно кажучи) життя зорі малої або середньої величини. Оскільки вони можуть бути надто суворими.

Коли у таких зірок, як наше Сонце, закінчується паливо, що підтримує термоядерні реакції в їхньому ядрі, вони виростають до величезних розмірів.

"Існує, в основному, два імпульси, під час яких зоря збільшується у 100 разів від свого звичайного радіуса", - каже Беккер. "Поки вона це робить — ми можемо назвати цю частину фазою руйнування № 1 — вона поглине всі планети, що знаходяться в межах цього радіусу".

Навіть якщо планета, що містить воду, уникне поглинання, вона не уникне випалювання. За стрімким зростанням зорі слідує втрата її маси й величезний стрибок яскравості.

"Той факт, що зоря стає набагато яскравішою, означає, що у всіх планет в системі, навіть у тих, які раніше були холодними у зовнішній частині системі, раптово різко підвищиться температура поверхні", - розповідає Беккер. "Це може випарувати їхні океани та коштуватиме їм великої кількості води".

Згідно з новим дослідженням, землеподібна планета повинна знаходитися на відстані щонайменше 5-6 астрономічних одиниць (1 а.о. — середня відстань між Землею й нашим Сонцем) від своєї присмертної зорі, щоб зберегти значну кількість води через розбухання зорі, поглинання планети та бомбардування світлом.

Але затишшя після бурі — це ще одна перешкода. Впродовж мільярда або більше років бурхлива зоря стискатиметься та охолоджуватиметься.

"Якщо ви зможете бути досить далеко в цей небезпечний час, щоб не втратити поверхневі води, це добре", - каже Беккер. "Але з іншого боку, ви будете так далеко від зорі, що вся вода перетвориться на лід, а це не дуже добре для життя".

Зрештою, білий карлик стане настільки малим і холодним, що планета, яка отримує достатньо тепла, щоб мати рідку воду, повинна буде знаходитись на відстані більш як 1% від 1 астрономічної одиниці — дуже далеко від лінії безпеки від 5 до 6 а.о.

Допомогти у цьому може один зі способів зміщення орбіти планети на таку відстань, так звана приливна міграція.

"Зміна орбіти планети — цілком нормальне явище", - каже Беккер. "При приливній міграції певна динамічна нестабільність між планетами в системі призводить до того, що одна з них переходить на орбіту з високим ексцентриситетом, як комета, де вона то наближається до центрального тіла системи, то знову віддаляється від нього".

Такі орбіти переходять на менш ексцентричні, більш стабільні траєкторії, які можуть залишити планету дуже близько до білого карлика.

"Якщо ви складете всі ці моделі разом, то вийде, що це небезпечна подорож для планети, і океанам буде важко пережити цей процес, але це можливо", - говорить Беккер. Серед її співавторів — Ендрю Вандербург, астрофізик Массачусетського технологічного інституту, який нещодавно був професором UW, а також аспірант UW Джозеф Лівсі.

Подальша робота над обставинами потенційних пар білих карликів і планет допоможе підвищити шанси та полегшить прийняття рішень, коли прийде час розподіляти обмежені ресурси телескопів на пошук планет, які можуть підтримувати життя.

"Якщо ми знайдемо багато білих карликів, які є хорошими кандидатами на утримання потенційно придатних для життя екзопланет, вони можуть бути варті того, щоб витратити на них час", - каже Беккер. "І ці теоретичні методи допоможуть нам відокремити найкращі цілі, щоб не витрачати занадто багато часу на нецікаві".

• Білий карлик
• Екзопланети