Когда речь заходит о поиске внеземной жизни, обычным объектом внимания астрономов становятся планеты, вращающиеся вокруг звёзд, похожих на Солнце, или ледяные луны крупных газовых гигантов. Однако недавно учёные обратили взгляд на иной, до недавнего времени считавшийся негостеприимным, вариант — планеты в обитаемой зоне белых карликов. Исследование астрономов из Университета Висконсина–Мэдисон показывает, что эффекты общей теории относительности могут сыграть ключевую роль в сохранении условий, благоприятных для жизни, на таких мирах.
Содержание
Белые карлики: что это такое
Белый карлик — это конечная стадия эволюции звезды, подобной Солнцу. Когда термоядерные реакции в ядре затухают, звезда сбрасывает внешние слои и оставляет после себя очень плотное и горячее ядро диаметром всего в несколько тысяч километров. Светимость белых карликов гораздо ниже, чем у их предшественников, поэтому обитаемая зона вокруг них располагается чрезвычайно близко — всего в миллионах километров.
Ранее учёные считали, что в таких условиях планеты не могут поддерживать жизнь. Ведь близость к массивному объекту вызывает мощные приливные силы, которые с течением времени приводят орбиту другого тела в острый эллипс. При сильном вытягивании и сжатии внутренности планеты нагреваются, что может провоцировать эффект парниковой бомбы: океаны вскипают, а атмосфера превращается в плотную паровую среду, непригодную для жизни.
Роль общей теории относительности
В новом исследовании Эва Стафайн и Жюльетт Беккер с помощью численных симуляций выяснили, что при учёте эффектов общей теории относительности (ОТО) картина меняется. По предсказаниям Эйнштейна, близкий проход планеты мимо массивного объекта вызывает «прецессию» орбиты — её медленное вращение в плоскости. Это приводит к тому, что форма орбиты не успевает изменить угол наклона до критических значений, необходимых для сильного приливного нагрева.
Учёные провели две серии расчётов: «классические» ньютоновские модели без учёта ОТО и расширенные модели, включающие релятивистские поправки. В первом случае большинство потенциально обитаемых планет под влиянием соседнего компаньона подвергались чрезмерному приливному нагреву и становились непригодными для жизни. Во втором случае орбиты оставались достаточно круглыми, что позволяло удержать температуру на уровне, мягком для жидкой воды.
Расширенная обитаемая зона у белых карликов
Самым важным выводом работы стало то, что обитаемая зона у белых карликов может быть заметно шире, чем считалось. Благодаря «релятивистскому предохранителю» приливной нагрев остаётся низким даже при наличии спутников и компаньонов. Это значительно увеличивает число потенциальных кандидатов на поиск жизни в старых системах, где центральная звезда уже пережила стадию красного гиганта и перешла в стадию белого карлика.
Учитывать влияние общей теории относительности особенно важно при планировании будущих миссий и наблюдательных программ. В частности, такие открытия помогут приоритизировать цели для космических телескопов следующего поколения, включая космический телескоп Джеймса Уэбба.
Перспективы и дальнейшие шаги
Новые результаты подчёркивают необходимость более детальной оценки динамики планетных систем на поздних этапах эволюции звёзд. Учёные предлагают включать релятивистские эффекты в стандартные модели для расчёта обитаемых зон. Это позволит астрономам точнее определять, где искать следы жидкой воды и возможно — биологических процессов.
В ближайшей перспективе планируется расширить симуляции, исследовав влияние разных масс белых карликов и различных конфигураций спутниковых систем. Также важно учитывать воздействие звёздных ветров и остаточного излучения, которое может влиять на атмосферу близких планет.
Таким образом, за счёт общей теории относительности появляются новые «бастионы» жизни во Вселенной — компактные, но благодаря релятивистским эффектам способные сохранять условия для существования воды и, возможно, биологических форм на своих поверхностях.
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.