Обитаемые планеты с океанами могут быть в системах белых карликов
Астрономы, изучающие планеты за пределами нашей солнечной системы, чтобы найти на них следы жизни, собирают данные, когда планеты проходят по диску своей звезды, то есть между звездой и нашими телескопами. Астрономы используют свет звезды, который проходит сквозь тонкий слой атмосферы планеты, чтобы выяснить, какие элементы и молекулы присутствуют на планете.
Огромная звезда, в которой идет полноценный ядерный синтез, слишком яркая. Она чаще всего затмевает своим светом планету. Таким образом, обнаружение планеты, вращающейся вокруг более спокойного белого карлика, может оказаться более простым делом.
«Белый карлик настолько небольшой и тусклый, что, если бы перед ним прошла планета земной группы, мы могли бы хорошо рассмотреть ее атмосферу», — говорит
профессор астрономии Университета Висконсин-Мэдисон Джульетта Беккер, ведущий автор исследования, которое представлено в журнале AAS Journals. Беккер поясняет: «Атмосфера планеты будет иметь гораздо более четкий сигнал, потому что большая часть света, который вы видите, проходит именно сквозь атмосферу, которую вы и хотите изучить».
Может ли планета сохранить океаны
Может ли планета из системы белого карлика сохранить свои океаны? Первым серьезным испытанием для нее станут последние дни существования ее родительской звезды. Это будет очень жестко.
Когда у звезд, подобных нашему Солнцу, заканчивается топливо, необходимое для термоядерных реакций в их ядре, они разбухают до огромных размеров. «В это время звезда увеличивается в 100 раз по сравнению со своим обычным радиусом», — говорит Беккер. «Когда это происходит звезда просто поглощает все планеты находящиеся в этом радиусе».
Но даже если планета с океанами избежит поглощения, последует вторая фаза: за бурным ростом звезды следует сброс массы и огромный всплеск яркости. Температура поверхности всех планет в системе, даже тех, которые раньше были холодными резко вырастет, и океаны, скорее всего, испарятся.
Планете, похожей на Землю, необходимо находиться по крайней мере на расстоянии примерно 5–6 астрономических единиц (это примерно орбита Юпитера) от умирающей звезды, чтобы сохранить заметное количество воды.
Но и это еще не все. В течение примерно миллиарда лет отбушевавшая звезда сожмется и остынет.
«Если в это опасное время планета будет находиться достаточно далеко и не потеряет поверхностную воду, ей очень повезло», — говорит Беккер. «Но в результате она окажется так далеко от звезды, что вся вода превратится в лед».
В конце концов, белый карлик станет настолько маленьким и холодным, что планета, получающая достаточно тепла для сохранения жидкой воды, должна будет находиться на расстоянии примерно в сто раз ближе к своей звезде, чем Земля к Солнцу или 500-600 раз ближе, чем линии безопасности при взрыве.
Значит шансов нет? «Не совсем», — говорит Беккер.
Изменение орбиты
Новая работа астрономов посвящена, как раз изменению планетных орбит. Одна из возможностей настолько сильно сместить орбиту планеты, — это так называемая приливная миграция.
«Изменение орбиты планеты — это вполне нормально», — говорит Беккер. «При приливной миграции некоторая динамическая нестабильность между планетами в системе может вывести одну из них на сильно вытянутую орбиту, как у кометы. И планета подойдет очень близко к звезде». А такие орбиты при некоторых условиях переходят в менее вытянутые и более стабильные траектории, которые оставляют планету очень близко к белому карлику.
«Если вы соберете все эти модели вместе, вы увидите, что это, конечно, очень опасное путешествие для планеты, и что океанам трудно пережить этот процесс, но это возможно», — говорит Беккер.
Но если планета, проделав такой непростой путь, окажется на орбите достаточно близкой к белому карлику, чтобы на ней были океаны, и если на ней сохранится или зародится жизнь, обитатели этой планеты могут расслабиться. Белый карлик остывает очень медленно — тысячи миллиардов лет, то есть гораздо дольше, чем время существования Вселенной.
«Если мы найдем много белых карликов, которые станут хорошими кандидатами на место потенциально обитаемых экзопланет, они будут стоить потраченного времени», — говорит Беккер.