Общая теория относительности как щит жизни: новые горизонты для планет у белых карликов
В поисках внеземной жизни мы обычно сосредотачиваемся на планетах, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд, или на ледяных лунах газовых гигантов. Однако существует и другой, весьма неожиданный кандидат — планеты, обращающиеся вокруг белых карликов. Эти горячие и чрезвычайно плотные останки умерших звезд могут казаться малопригодными для жизни, но новое исследование показывает, что знаменитая теория Эйнштейна может кардинально изменить эту точку зрения.
Белый карлик — это то, что остается от звезды, подобной нашему Солнцу, после того как она исчерпывает свое ядерное топливо и сбрасывает внешние оболочки. Эти звездные остатки, гораздо меньшие и тусклые, чем их прародители, обладают зоной обитаемости — регионом, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Правда, из-за слабой светимости белого карлика эта зона находится на расстоянии всего в несколько миллионов километров от звезды, что по астрономическим меркам крайне близко.
Хотя крупные планеты у белых карликов уже были обнаружены, ученые ранее полагали, что жизнь на них невозможна из-за мощных приливных сил. Эти силы многократно усиливаются, если у планеты в зоне обитания есть внешний планетарный компаньон. Его гравитационное влияние вытягивает орбиту обитаемой планеты в овальную форму (увеличивает ее эксцентриситет). Это приводит к циклическому сжатию и растяжению недр планеты, которое генерирует тепло трения. Данный процесс, известный как приливный разогрев, может спровоцировать неконтролируемый парниковый эффект, испарив любые океаны и озера и сделав мир совершенно безжизненным.
Однако, согласно компьютерному моделированию, проведенному Евой Стафне и Джульетт Бекер из Университета Висконсина-Мэдисона, Общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна способна стабилизировать орбиту такой планеты. Мощная гравитация белого карлика заставляет орбиту планеты медленно прецессировать, то есть поворачиваться вокруг звезды. Этот релятивистский эффект действует как стабилизирующая сила, предотвращая чрезмерное вытягивание орбиты под влиянием внешней планеты-компаньона. Это удерживает приливный разогрев на низком уровне, тем самым сохраняя жидкую воду на поверхности и потенциально делая планету обитаемой.
Исследователи провели серии симуляций с учетом эффектов ОТО и без них. Результаты подтвердили, что без ОТО большинство планет в зоне обитания с близким планетарным компаньоном были бы перегреты и непригодны для жизни. Однако с учетом общей теории относительности зона обитаемости значительно расширяется, что позволяет избежать катастрофического парникового эффекта.
Последствия для будущих миссий и астробиологии
«Наши результаты демонстрируют, что Общая теория относительности может выступать в роли динамического щита в компактных планетных системах, переживших фазу красного гиганта. Эта защитная роль должна учитываться в будущих оценках обитаемости планет вокруг белых карликов», — пишут исследователи в своей статье, размещенной на сервере препринтов arXiv.
Это открытие существенно увеличивает количество потенциальных целей для поиска жизни за пределами Солнечной системы. Белые карлики являются одними из самых распространенных объектов звездного населения Галактики, и у многих из них могут существовать планетные системы. Новое исследование поможет астрономам точнее определять наиболее перспективные targets для наблюдений с помощью таких advanced инструментов, как космический телескоп «Джеймс Уэбб» — крупнейший и самый мощный телескоп, когда-либо запущенный в космос.
Таким образом, теория, созданная Эйнштейном для описания устройства Вселенной в целом, может оказаться ключом к обнаружению жизни в самых, казалось бы, негостеприимных ее уголках — на планетах, вращающихся вокруг умерших звезд. Это ли не лучшее доказательство ее глубины и универсальности?
По материалам Phys.org. Автор: Пол Арнольд. Редакция и фактчекинг: Лиза Лок, Роберт Иган.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
