Водянистые планеты, вращающиеся вокруг мертвых звезд, могут быть хорошими кандидатами для изучения жизни, если они смогут выжить достаточно долго.

Небольшие размеры и тусклый свет белых карликов, остатков звезд, сгоревших свое топливо, могут стать отличным фоном для изучения планет, на которых достаточно воды для жизни.

Хитрость заключается в том, чтобы обнаружить тень планеты на фоне бывшей звезды, которая увяла до части 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 последние агонии звезды. Новое исследование динамики систем белых карликов предполагает, что теоретически некоторые водные планеты действительно могут пронизывать небесные иглы, необходимые для ожидания открытия и более тщательного изучения.

Астрономы, изучающие планеты за пределами нашей солнечной системы (так называемые экзопланеты) на предмет потенциальных признаков жизни, собирают данные, пока эти планеты проходят мимо своей звезды или проходят между звездой и нашими телескопами. Они используют свет звезды, который проходит через тонкий слой атмосферы планет, чтобы сообщить им, какие элементы и молекулы присутствуют на планете.

Огромная звезда, в которой бурлит полноценный ядерный синтез, может быть беспорядочной и на нее трудно смотреть. Таким образом, обнаружение планеты, вращающейся вокруг меньшего и более спокойного белого карлика, означает меньше астрономического эквивалента прищуривания.

«Белые карлики настолько малы и настолько безлики, что, если бы перед ними прошла планета земной группы, вы могли бы гораздо лучше охарактеризовать ее атмосферу», — говорит профессор астрономии Университета Висконсин-Мэдисон Джульетта Беккер, ведущий автор исследования. исследование, которое находится на рассмотрении в журнале AAS Journals и было представлено в Мэдисоне на 244-м собрании Американского астрономического общества. «Атмосфера планеты будет иметь гораздо больший и четкий сигнал, потому что большая часть света, который вы видите, проходит именно через то, что вы хотите изучить».

Первым серьезным препятствием для такой планеты будет выживание в последние дни (условно говоря) звезды малого и среднего размера. Потому что они могут быть грубыми.

Когда у звезд, подобных нашему Солнцу, заканчивается топливо, вызывающее реакции термоядерного синтеза в их ядре, они вырастают до огромных размеров.

«По сути, есть два импульса, во время которых звезда увеличивается в 100 раз по сравнению с обычным радиусом», — говорит Беккер. «Пока он это делает — мы можем назвать эту часть фазы разрушения № 1 — он поглотит любые планеты, находящиеся в этом радиусе».

Даже если планета, содержащая воду, избежит поглощения, она не выйдет из пылающего леса. За бурным ростом звезды следует потеря ее массы и огромный всплеск ее яркости.

«Тот факт, что звезда становится намного ярче, означает, что температура поверхности всех планет в системе, даже тех, которые раньше были холодными во внешней Солнечной системе, внезапно резко увеличится», — говорит Беккер. «Это может привести к испарению океанов и потере большого количества воды».

Таким образом, планете, похожей на Землю, необходимо находиться на расстоянии примерно 5–6 астрономических единиц (1 а.е. — среднее расстояние между Землей и нашим Солнцем) от умирающей звезды, чтобы сохранить заметное количество воды за счет разбухания звезды и Пожирание планет и световая бомбардировка, согласно новому исследованию.

Но затишье после бури является еще одним препятствием. В течение миллиарда или более лет некогда бушующая звезда сожмется и остынет.

«Если в это опасное время вы сможете находиться достаточно далеко и не потерять поверхностные воды, это хорошо», — говорит Беккер. «Но недостатком является то, что вы окажетесь так далеко от звезды, что вся вода превратится в лед, а это не очень хорошо для жизни».

В конце концов, белый карлик станет настолько маленьким и холодным, что планета, получающая достаточно тепла для наличия жидкой воды, должна будет находиться на расстоянии более 1% от 1 астрономической единицы — очень далеко от линии безопасности в 5–6 а.е.

Один из способов настолько сильно сместить орбиту планеты, называемый приливной миграцией, может помочь.

«Изменение орбиты планеты — это вполне нормально», — говорит Беккер. «При приливной миграции некоторая динамическая нестабильность между планетами в системе выводит одну из них на орбиту с высоким эксцентриситетом, как у кометы, где она приближается очень близко к центральному телу системы, а затем снова удаляется».

Орбиты такого типа выберут менее эксцентричные и более стабильные траектории, которые могут привести к тому, что планета окажется очень близко к белому карлику.

«Если вы соберете все эти модели вместе, вы увидите, что это опасное путешествие для планеты и что океанам трудно пережить этот процесс, но это возможно», — говорит Беккер, в число сотрудников которого входит Эндрю Вандербург из Массачусетского института исследований. Астрофизик-технолог, который недавно был профессором Университета Вашингтона в Мэдисоне, и аспирант Университета Вашингтона в Мэдисоне Джозеф Ливси.

Дополнительная работа над обстоятельствами потенциальных пар белых карликов и планет поможет повысить шансы и будет способствовать принятию решений, когда придет время использовать ограниченные ресурсы телескопов для поиска планет, на которых может поддерживаться жизнь.

«Если мы найдем много белых карликов, которые станут хорошими кандидатами на место потенциально обитаемых экзопланет, они могут стоить потраченного времени», — говорит Беккер. «И эти теоретические методы помогут нам выделить лучшие цели, чтобы мы не тратили слишком много времени на неинтересные».