Жизнь может развиваться на планетах, вращающихся вокруг белых карликов

Любая жизнь, обнаруженная на планетах, вращающихся вокруг белых карликов, почти наверняка эволюционировала после смерти звезды, говорится в новом исследовании, проведенном в University of Warwick. Оно раскрывает последствия сильных и яростных звездных ветров, которые будут обрушиваться на планету, когда ее звезда умирает.

Исследование дает астрономам новое понимание, которое ищет признаки жизни вокруг этих мертвых звезд, исследуя влияние, которое их ветры будут оказывать на планеты во время перехода звезды в стадию белого карлика. В исследовании делается вывод о том, что для жизни почти невозможно существование в катаклизме звездной эволюции, если на планете не будет очень сильного магнитного поля — или магнитосферы — которое может защитить ее от худших эффектов.

В случае с Землей частицы солнечного ветра могут разрушать слои атмосферы, которые защищают людей от вредного ультрафиолетового излучения. Магнитосфера Земли действует как щит, отводящий частицы своим магнитным полем. Не все планеты имеют магнитосферу, но на Земле оно создается железным ядром, которое вращается как динамо-машина, создавая магнитное поле.

«Мы знаем, что солнечный ветер в прошлом разрушил атмосферу Марса, который, в отличие от Земли, не имел крупномасштабной магнитосферы. Мы не ожидали обнаружить, что солнечный ветер в будущем может быть столь же разрушительным даже для тех планет, которые защищены магнитным полем», — говорят исследователи.

У всех звезд в конечном итоге заканчивается доступный водород, который питает ядерный синтез в их ядрах. Когда это случится у ​​Солнца, его ядро сожмется и нагреется, что приведет к огромному расширению внешней атмосферы звезды до «Красного гиганта».

Затем Солнце увеличится до диаметра в десятки миллионов километров, поглотив внутренние планеты, возможно, включая Землю. В то же время потеря массы означает, что у Солнца будет более слабое гравитационное притяжение, поэтому оставшиеся планеты будут удаляться от умирающей звезды.

Во время фазы красного гиганта солнечный ветер будет намного сильнее, чем сегодня, и будет заметно колебаться. Исследователи смоделировали ветры 11 различных типов звезд с массой от одного до семи масс нашего Солнца.

Их модель продемонстрировала, что для того, чтобы любая планета могла сохранять свою магнитосферу на всех этапах звездной эволюции, ее магнитное поле должно быть как минимум в сто раз сильнее, чем текущее магнитное поле Юпитера.

Процесс звездной эволюции также приводит к смещению обитаемой зоны звезды, которая представляет собой расстояние, на котором планета может иметь правильную температуру для поддержания жидкой воды.

В нашей солнечной системе обитаемая зона сместится от примерно 150 миллионов км от Солнца, где в настоящее время расположена Земля, до 6 миллиардов км или за пределы Нептуна. Хотя вращающаяся по орбите планета также меняет положение, ученые обнаружили, что обитаемая зона перемещается наружу быстрее, чем планета, что создает дополнительные проблемы для любой существующей жизни, надеющейся выжить в этом процессе.

В конце концов красный гигант теряет всю свою внешнюю атмосферу, оставляя после себя плотный остаток  — горячий белый карлик. Он не излучает звездные ветры, поэтому, когда звезда достигает этой стадии, опасность для жизни на планете исчезает.

«Наше исследование демонстрирует, насколько сложно планете поддерживать свою защитную магнитосферу на протяжении всей фазы «красного гиганта» звездной эволюции» — говорят ученые.

«Один из выводов состоит в том, что жизнь на планете в обитаемой зоне вокруг белого карлика почти наверняка будет развиваться во время фазы белого карлика, если эта жизнь не сможет противостоять множеству экстремальных и внезапных изменений в окружающей среде».

Будущие миссии, такие как космический телескоп Джеймс Уэбб, который должен быть запущен в конце этого года, должны дать больше информации о планетах, вращающихся вокруг белых карликов, в том числе о том, показывают ли планеты в их обитаемых зонах биомаркеры, указывающие на присутствие жизни, поэтому исследование предоставляет ценный контекст для любого потенциальные открытия.

Пока не найдено ни одной планеты земного типа, которая могла бы поддерживать жизнь вокруг белого карлика, но два известных газовых гиганта находятся достаточно близко к обитаемой зоне своей звезды, чтобы предположить, что такая планета могла существовать. Эти планеты, вероятно, приблизились к белому карлику в результате взаимодействия с другими планетами, находящимися дальше.

Эти примеры показывают, что планеты-гиганты могут приближаться очень близко к обитаемой зоне. Обитаемая зона для белых карликов находится очень близко к звезде, потому что они излучают гораздо меньше света, чем звезды, подобные Солнцу. При этом белые карлики также очень устойчивые звезды, так как у них нет ветра. Планеты, расположенные в зоне обитания белых карликов, могут оставаться там миллиарды лет, давая время для развития жизни при подходящих условиях.