27.08.2012 07:00

Звезды и после смерти заботятся о планетах

Ученые предполагают, что трансформация звезды в стадию красного гиганта вовсе не означает смертный приговор для живых организмов, обитающих на подданных ей планетах. Дело в том, что получившийся после белый карлик является более стабильной звездой, чем, например, наше Солнце. И он может создать более лучшие условия для повторного зарождения жизни.

Фото:

Поиски экзопланет — самая интригующая тема в космологии с ХХ века до нынешних времен! Безусловно, важным движущим моментом является желание отыскать планетные миры, подобные нашей Солнечной системе, найти планету с потенциально возможной биологической активностью — жизнью, развившейся в условиях, подобных нашим земным…

Последними кандидатами для подобных поисков считались белые карлики — близкий Солнцу тип звезд, чуть больший по массе. Их звездная активность весьма интенсивна: циклические вариации магнитного поля, пятнообразование, вспышечная звездная активность, сильное и переменное электромагнитное излучение — ультрафиолет и рентген… Могут ли их экзопланеты быть пригодными для жизни и в какой фазе звездного цикла их светил это возможно?

Белые карлики, по-видимому, являются несколько более стабильными, чем звезды типа Солнца (желтые карлики). Ведь оно, по предполагаемым учеными перспективам, всего через миллиард лет сделает невозможной существование жизни на планете Земля! Наша звезда будет становиться все ярче, повышая свою светимость и увеличиваясь в размерах.

В итоге через миллиард лет солнечное излучение возрастет примерно на 20 процентов. Климат Земли претерпит изменения, а ведь наша жизнь, напомню, очень чувствительна к малейшим вариациям температуры, влажности, состава атмосферы. А вот звезды типа белых карликов осуществляют подобную трансформацию светимости гораздо более медленно, что подразумевает возможность приспособиться к ним.

Белые карлики рождаются как ядро внутри разбегающейся планетарной туманности после завершения фазы красного гиганта. Затем стабильное светило внутри молодой планетарной туманности начинает новую фазу своей звездной жизни. Следует заметить, что в целом наше Солнце ожидает тот же путь — через несколько миллиардов лет оно трансформируется в карликовую звезду и сбросит в космическое пространство кольцевидную планетарную туманность, предварительно испарив и трансформировав свои ближние и, отчасти, дальние планеты…

Однако есть и некоторые различия — термоядерных источников энергии у белых карликов нет, и они очень медленно остывают за счет излучения своей энергии, постепенно утрачивая ее. Этот процесс очень длительный и стабильный. А из-за огромной плотности тел белых карликов на него уходит очень-очень много времени.

Ученые произвели расчеты и выяснили, что на планете на расстоянии в 0,01 астрономической единицы (астрономическая единица — это 150 миллионов километров) от такой звезды может развиваться жизнь в течение восьми миллиардов лет. Возникновение жизни на Земле произошло за гораздо более краткий срок, по крайней мере, за время в приблизительно 4,5 миллиарда лет. Так что, как видите, белые карлики представляются надежными кандидатами для создания условий зарождения жизни на их экзопланетах.

Однако оппоненты высказали резкие возражения сторонникам этой гипотезы. По их мнению, мощный ультрафиолет выжжет все на расстоянии в 0,01 астрономической единицы, и это обстоятельство является категорическим запретомна возникновение жизни на таких планетах и развитие биологических форм. Но сторонники новой гипотезы в ответ на критику провели численное моделирование условий на экзопланете, снабдив ее атмосферой типа земной газовой оболочки, и получили положительное для жизни решение.

По их мнению, ультрафиолет не должен быть смертельным для развития биоты, хотя он будет несколько больше земного облучения Солнцем — примерно в 1,65 раза больше нынешнего излучения, получаемого Землей от Солнца. Эта достаточно умеренная доза будет порождать озоновый слой, экранирующий экзопланету от вышеупомянутого губительного излучения.

Очень интересен вопрос о спектральном составе видимого излучения на экзопланентах вокруг белых карликов. Здесь различий с Землей практически не получено: растительный мир планет вокруг белых карликов будет зеленым (либо с небольшими вариациями цвета, поскольку растения с листьями красноватого, бурого и белого цвета есть и на Земле, но их не так много, как преимущественно зеленых).

Установлено, что белые карлики — отнюдь не чемпионы в пятнообразовани и циклических проявлениях. Это значит, что и вспышечная их активность не должна быть чрезвычайно высока. Это очень способствует зарождению и развитию форм биологической жизни.

Следовательно, такие звезды — приемлемые кандидаты на наличие "колыбелей жизни" на их планетарных орбитах. Остается только проанализировать важнейший момент — будут ли существовать планеты на расстояниях порядка 0,01 астрономической единицы от центрального светила, белого карлика? Если проводить аналогию с Солнцем, то выясняется, что оно, перед тем как стать карликовой звездой, распухнет красным гигантом до орбиты Марса, поглотит Меркурий, затем Венеру и Землю… Улетит в космос мантия красного гиганта, оголится тусклое центральное светило, и пустое пространство окружит его весьма и весьма надолго…

Впрочем, надолго — это не значит, что навечно. Уже сейчас в руках ученых имеется исследованное теоретическое решение (я говорю о теории миграций, весьма популярной в среде планетологов). Предположительно ученые указывают, что не менее половины планет в нашей Солнечной системе занимают как бы "не свое место" — они мигрируют, ища свою устойчивую орбиту.

Возможно, что динамичный сброс оболочки красного гиганта породит новый цикл миграций планет, которые выстроятся в новую планетную иерархию на устойчивых орбитах вокруг белого карлика. Тем не менее, не совсем ясно, которая из уцелевших планет может стать местом зарождения жизни? Это будет газовый гигант, утративший свой внешний газовый слой, унесенный потоком звездного ветра красного гиганта? Или уцелевшая в трансформациях планета земного типа?

Пока такие системы не обнаружены, потому что обнаружить планеты будет очень сложно. Малая светимость белых карликов, отсутствие вблизи них газовых гигантов, которые проще всего обнаруживаются по имеющимися методикам, позволяют предположить, что установить истину будет очень затруднительно в ближайшее время.

Читайте также: Земля может пережить Солнце?

Впрочем, все эти заботы — дело отнюдь не ближайшего будущего, потому что логические обоснования весомые и обнадеживающие. Усовершенствование обсерваторий в космосе обещает много открытий, по-видимому, в их числе будут и поиски экзопланетных систем в окрестностях спокойных долгожителей космоса — звезд типа белых карликов.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"