Водные миры, пережившие смерть своих звезд, могут хорошо подходить для поисков жизни

Небольшой размер и тусклый свет белых карликов — остатков звезд, выгоревших дотла — могут стать отличным фоном для изучения планет с достаточным количеством воды для поддержания жизни.

Об этом рассказывают в Университете Висконсина-Мэдисон (UW), передают OstanniPodii.com.

Хитрость заключается в том, чтобы заметить тень планеты на бывшей звезде, которая уменьшилась до доли своего размера, и обнаружить, что это планета, которая сохранила свои водные океаны в течение миллиардов лет, даже после того, как звезда пережила взрывные и жестокие финальные конвульсии. Новое исследование динамики систем с белым карликом предполагает, что теоретически некоторые водные планеты действительно могут быть нанизаны на небесные иглы, чтобы дождаться открытия и более детального изучения.

Астрономы, исследующие планеты за пределами нашей Солнечной системы (так называемые экзопланеты) на предмет потенциальных признаков жизни, собирают данные о транзите планет мимо своей звезды — то есть, когда они проходят между звездой и нашими телескопами. Исследователи используют свет звезды, проходящий сквозь тонкий слой атмосферы планеты для определения того, какие элементы и молекулы присутствуют на ней.

Огромная звезда, в которой на полную бурлит ядерный синтез, может быть беспорядочной и сложной для наблюдения. Следовательно, нахождение планеты, вращающейся вокруг меньшего и более зрелого белого карлика, уменьшает астрономический эквивалент прижмуривания.

"Белые карлики настолько малы и настолько безликие, что если бы перед ними пролетела планета земного типа, то можно было бы гораздо лучше описать ее атмосферу", - говорит профессор астрономии UW Джульетта Беккер, ведущий автор исследования, которое сейчас рассматривается для публикации в AAS Journals и было представлено в Мэдисоне на 244-м заседании Американского астрономического общества. "Атмосфера планеты имела бы гораздо больший и более четкий сигнал, потому что большая часть света, который вы видите, проходит именно через то, что вы хотите изучить".

Первым серьезным препятствием для такой планеты было бы пережить последние дни (условно говоря) жизни звезды малой или средней величины. Поскольку они могут быть слишком суровыми.

Когда у таких звезд, как наше Солнце, заканчивается топливо, поддерживающее термоядерные реакции в их ядре, они вырастают до огромных размеров.

"Существует, в основном, два импульса, во время которых звезда увеличивается в 100 раз от своего обычного радиуса", - говорит Беккер. "Пока она это делает — мы можем назвать эту часть фазой разрушения № 1 — она поглотит все планеты, находящиеся в пределах этого радиуса".

Даже если планета, содержащая воду, избежит поглощения, она не избежит выжигания. За стремительным ростом звезды следует потеря ее массы и огромный скачок яркости.

"Тот факт, что звезда становится намного ярче, означает, что у всех планет в системе, даже у тех, которые ранее были холодными во внешней части системы, внезапно резко повысится температура поверхности", - рассказывает Беккер. "Это может испарить их океаны и будет стоить им большого количества воды".

Согласно новому исследованию, землеподобная планета должна находиться на расстоянии не менее 5-6 астрономических единиц (1 а.е. - среднее расстояние между Землей и Солнцем) от своей умирающей звезды, чтобы сохранить значительное количество воды из-за разбухания звезды, поглощения планеты и бомбардировки светом.

Но затишье после бури — это еще одно препятствие. В течение миллиарда или более лет бурная звезда будет сжиматься и охлаждаться.

"Если вы сможете быть достаточно далеко в это опасное время, чтобы не потерять поверхностные воды, это хорошо", - говорит Беккер. "Но с другой стороны, вы будете так далеко от звезды, что вся вода превратится в лед, а это не очень хорошо для жизни".

В конце концов, белый карлик станет настолько малым и холодным, что планета, которая получает достаточно тепла, чтобы иметь жидкую воду, должна будет находиться на расстоянии более 1% от 1 астрономической единицы — очень далеко от линии безопасности от 5 до 6 а.е.

Помочь в этом может один из способов смещения орбиты планеты на такое расстояние, так называемая приливная миграция.

"Изменение орбиты планеты — вполне нормальное явление", - говорит Беккер. "При приливной миграции определенная динамическая нестабильность между планетами в системе приводит к тому, что одна из них переходит на орбиту с высоким эксцентриситетом, как комета, где она то приближается к центральному телу системы, то снова удаляется от него".

Такие орбиты переходят на менее эксцентричные, более стабильные траектории, которые могут оставить планету очень близко к белому карлику.

"Если вы сложите все эти модели вместе, то получится, что это опасное путешествие для планеты, и океанам будет трудно пережить этот процесс, но это возможно", - говорит Беккер. Среди ее соавторов — Эндрю Вандербург, астрофизик Массачусетского технологического института, который недавно был профессором UW, а также аспирант UW Джозеф Ливси.

Дальнейшая работа над обстоятельствами потенциальных пар белых карликов и планет поможет повысить шансы и облегчит принятие решений, когда придет время распределять ограниченные ресурсы телескопов на поиск планет, которые могут поддерживать жизнь.

"Если мы найдем много белых карликов, которые являются хорошими кандидатами на содержание потенциально пригодных для жизни экзопланет, они могут быть достойны того, чтобы потратить на них время", - говорит Беккер. "И эти теоретические методы помогут нам отделить лучшие цели, чтобы не тратить слишком много времени на неинтересные".