Жизнь около мертвых звезд: почему мы не находим скальных планет у белых карликов?

Белые карлики — это необычные звезды, которые уже давно потухли, но все еще продолжают излучать остаточное тепло. Они могут быть размером с Землю, но весить как Солнце. Они не светятся, как обычные звезды, а лишь слабо тлеют. Но даже такие холодные и мертвые звезды могут иметь свои планеты. И эти планеты могут быть потенциально пригодными для жизни.

В прошлом году астрономы сделали сенсационное открытие: они нашли целую планету вокруг белого карлика WD1054-226. Эта планета была газовым гигантом, похожим на Юпитер, и находилась в зоне, где температура позволяла бы существовать жидкой воде. Это была первая планета у белого карлика, которую удалось обнаружить. Но если есть одна такая планета, то должны быть и другие. Где же они?

В новой научной работе, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ученый из Колумбийского университета Дэвид Киппинг пытается ответить на этот вопрос. Он изучает, какие шансы у белых карликов иметь планеты, особенно скальные, похожие на Землю. Он приходит к поразительному выводу: такие планеты почти невозможно найти.

Дело в том, что белые карлики — это не просто звезды, а конечная стадия эволюции звезд. Прежде чем стать белыми карликами, они проходят через фазу красных гигантов, когда они раздуваются до огромных размеров и сжигают все свое топливо. В этот период они могут уничтожить или сбить с орбиты свои планеты. Поэтому у белых карликов остается мало шансов иметь планеты вокруг себя.

Киппинг рассматривает два варианта того, как планета может оказаться вокруг белого карлика. Первый — это выживание: планета изначально была на таком расстоянии от звезды, что не пострадала от ее расширения и уменьшения. Второй — это переселение: планета изначально была далеко от звезды, но потом была переброшена ближе к ней из-за гравитационных возмущений от других тел.

Киппинг делает статистический анализ обоих вариантов и приходит к выводу, что оба они очень маловероятны для скальных планет. Выживание требует очень точного подбора параметров звезды и планеты, чтобы планета не была ни слишком горячей, ни слишком холодной. Переселение требует очень редкого сочетания факторов, таких как наличие других планет, обломков и звездных соседей, которые могут влиять на орбиты планет.

Киппинг оценивает, что вероятность того, что белый карлик имеет хотя бы одну скальную планету в своей зоне жизни, составляет всего 0,04%. Это означает, что нам нужно будет просмотреть около 2500 белых карликов, чтобы найти одну такую планету. С другой стороны, вероятность того, что белый карлик имеет хотя бы одну газовую планету в своей зоне жизни, составляет 1,4%. Это означает, что нам нужно будет просмотреть около 70 белых карликов, чтобы найти одну такую планету.

Это объясняет, почему первая найденная нами планета у белого карлика была газовым гигантом. Она просто легче заметить, чем скальная планета. Но это не значит, что скальные планеты у белых карликов не существуют вовсе. Они просто очень редки и сложны для поиска.

Киппинг предлагает несколько способов улучшить наши шансы на обнаружение скальных планет у белых карликов. Один из них — использовать метод астрометрии, который измеряет малые смещения положения звезды на небе из-за воздействия планеты. Другой — использовать метод радиальной скорости, который измеряет малые изменения скорости звезды по линии зрения из-за воздействия планеты. Оба этих метода могут быть чувствительными к маленьким планетам у белых карликов.

Но самый перспективный способ — использовать метод прямого изображения, который заключается в том, что мы можем сфотографировать планету в видимом или инфракрасном свете. Для этого нам нужны очень мощные телескопы и специальные устройства для блокировки света от звезды. Такие технологии уже разрабатываются для будущих космических и наземных проектов.

Киппинг заканчивает свою работу оптимистичным прогнозом: он считает, что в будущем мы сможем найти скальные планеты у белых карликов и исследовать их на предмет жизни. Это будет новая глава в истории астрономии и астробиологии. Белые карлики — это не только мертвые звезды, но и потенциальные колыбели жизни.