Общая теория относительности может сделать возможной жизнь на планетах у белых карликов

В поисках внеземной жизни обычно рассматривают планеты у солнцеподобных звёзд или ледяные спутники. Однако есть ещё один возможный кандидат — планеты, вращающиеся вокруг белых карликов, горячих и плотных остатков мёртвых звёзд.

Белый карлик — это то, что остаётся после того, как звезда вроде нашего Солнца исчерпывает топливо и сбрасывает внешние слои. Эти звёздные остатки меньше и тусклее, чем прежде, и имеют обитаемую зону (область, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода) всего в нескольких миллионах километров от звезды, что по астрономическим меркам чрезвычайно близко.

Хотя крупные планеты у белых карликов уже находили, учёные ранее считали, что жизнь на них невозможна из-за приливных сил. Эти силы усиливаются, когда соседняя планета-компаньон растягивает орбиту обитаемой планеты в овал. Это растягивает и сжимает недра планеты, генерируя тепло трения, которое может запустить смертельный парниковый эффект, делая планету необитаемой. Это испарит любые поверхностные озёра и океаны и предотвратит возникновение жизни.

Однако с помощью компьютерного моделирования Ева Стафин и Джульетта Бекер из Университета Висконсин-Мэдисон показали, что общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна, описывающая работу гравитации на очень больших масштабах и высоких скоростях, может стабилизировать орбиту планеты.

Они обнаружили, что мощная гравитация белого карлика заставляет орбиту планеты медленно прецессировать. Эта сила предотвращает чрезмерное увеличение овальной формы орбиты, несмотря на гравитационное воздействие планеты-компаньона. Это удерживает приливный нагрев на низком уровне и, следовательно, сохраняет жидкую воду на поверхности, потенциально делая планету обитаемой.

Исследователи провели симуляции с учётом эффектов ОТО и без них. Они подтвердили, что без ОТО большинство планет в обитаемой зоне с близкими планетами-компаньонами были бы перегреты и необитаемы. Однако с учётом ОТО обитаемая зона значительно расширяется, что позволяет избежать неконтролируемого парникового эффекта.

Значение для будущих миссий

«Наши результаты демонстрируют, что ОТО может действовать как динамический щит в компактных планетных системах после главной последовательности. Эта защитная роль должна быть включена в будущие оценки обитаемости планет вокруг белых карликов», — написали исследователи в своей статье, размещённой на сервере препринтов arXiv.

Это даст нам больше вариантов при поиске обитаемых планет за пределами нашей Солнечной системы. Новое исследование может помочь астрономам расставить приоритеты для самых многообещающих целей для таких продвинутых платформ, как космический телескоп «Джеймс Уэбб», самый большой и мощный телескоп, запущенный в космос.