Спасительная гравитация: теория Эйнштейна открыла путь к жизни у мертвых звезд

Поиск жизни за пределами Земли традиционно сосредоточен на мирах, вращающихся вокруг солнцеподобных звезд, или на заледеневших спутниках газовых гигантов. Однако на астрономической сцене появляется новый, неожиданный кандидат: планеты, обращающиеся вокруг белых карликов — раскаленных, сверхплотных останков умерших звезд.

Долгое время считалось, что огромные приливные силы в таких системах неминуемо уничтожат любые зачатки жизни, превращая потенциальные оазисы в выжженные пустыни. Но революционное компьютерное моделирование, опирающееся на наследие Эйнштейна, переворачивает эту идею с ног на голову, открывая захватывающую возможность того, что сама ткань пространства-времени может выступать в роли защитника для этих экзотических миров.

Исследование, проведенное Евой Стафайн и Джульеттой Беккер из Висконсинского университета в Мадисоне, вносит кардинальные коррективы в наши представления о динамике планетных систем белых карликов. Ключевой проблемой, делавшей такие миры непригодными для жизни, считались приливные силы. Планеты, вращающиеся в обитаемых зонах белых карликов, недавно были предложены в качестве перспективных объектов для поиска биосигнатур. Однако, поскольку обитаемая зона белого карлика находится на расстоянии 0,01–0,1 а.е., планеты, находящиеся там, подвержены приливному нагреву, если у них есть какой-либо эксцентриситет орбиты.

Ранее было выявлено, что близлежащие планеты-компаньоны являются потенциальными препятствиями для обитаемости планет вокруг белых карликов, поскольку такие компаньоны могут вызывать вековые колебания эксцентриситета потенциально обитаемой планеты, что, в свою очередь, может нагревать поверхностный океан и вызывать неконтролируемый парниковый эффект даже при очень низких значениях эксцентриситета потенциально обитаемой планеты.

Однако ученые обнаружили, что общая теория относительности Эйнштейна кардинально меняет эту мрачную картину. Мощная гравитация белого карлика, обусловленная его экстремальной плотностью, оказывает релятивистский эффект, заставляя орбиту планеты медленно прецессировать, то есть поворачиваться вокруг звезды. Эта незаметная «подвижность» орбиты действует как динамический стабилизатор.

Она не позволяет гравитации планеты-компаньона сделать орбиту слишком вытянутой, эффективно противодействуя дестабилизирующему влиянию. В результате приливной нагрев остается на достаточно низком уровне, чтобы не спровоцировать катастрофический перегрев, и жидкая вода может стабильно существовать на поверхности планеты в течение долгого времени.

Для подтверждения этой гипотезы исследователи провели серию сравнительных симуляций. Результаты были однозначными: в классической ньютоновской модели гравитации, без учета ОТО, подавляющее большинство планет в обитаемой зоне белых карликов действительно подвергались бы смертоносному перегреву из-за соседства с другими планетами.

Но когда в уравнения была включена общая теория относительности, обитаемая зона вокруг белого карлика существенно расширилась. Релятивистские эффекты создавали обширные «тихие гавани», где орбиты оставались стабильными, а климатические условия — умеренными, позволяя избежать рокового парникового сценария.

Последствия этого открытия для будущих астрономических миссий трудно переоценить. Как отмечают авторы в своей работе, опубликованной на сервере препринтов arXiv, общую теорию относительности следует рассматривать не как абстрактную концепцию, а как активного защитника, «динамический щит» в компактных планетных системах, переживших смерть своей звезды. Это принципиально меняет подход к оценке обитаемости подобных объектов.