Астрономы: у землеподобных планет больше всего шансов выжить вблизи мёртвых звёзд

Художественное изображение остатков небесных тел, разрушенных приливными силами белого карлика.

Иллюстрация University of Warwick/Mark Garlick.

Новое исследование даёт ответ на вопрос, какой должна быть планета, чтобы выжить, находясь в опасном соседстве с остывающей звездой – белым карликом. Эта информация пригодится в миссиях по массовому поиску экзопланет .

Любое светило рано или поздно исчерпывает запасы термоядерного топлива. Самые массивные звёзды при этом взрываются как сверхновые, но абсолютное большинство расстаётся со своими внешними слоями медленно и постепенно.

На месте былого светила остаётся раскалённое ядро – белый карлик. Строго говоря, он является уже не звездой, а так называемым звёздным остатком, поскольку в нём не происходит термоядерных реакций. Но для простоты белые карлики часто именуются звёздами.

Будучи по массе сравним с Солнцем, белый карлик по диаметру подобен Земле. Такая огромная плотность создаёт мощное гравитационное поле, опасное для планет.

Напомним, что тяготение ослабевает с расстоянием. Поэтому полушарие экзопланеты, повёрнутое к светилу, притягивается к нему сильнее, чем противоположное. Эта разница растягивает небесное тело и может в конце концов разорвать его. Тогда говорят, что объект разрушен приливными силами.

Такое несчастье происходит с планетой, если она находится к своей звезде ближе некоторой предельной дистанции, которая называется радиусом Роша. Опасность для миров состоит в том, что после превращения местного солнца в белый карлик они могут приблизиться к нему под действием изменившейся гравитации и пересечь запретную черту.

Группа учёных из Великобритании, США, Франции и Германии провела компьютерное моделирование, чтобы выяснить, каким мирам угрожает такая опасность в течение первых ста миллионов лет после перерождения звезды в белый карлик. При этом учитывалась масса экзопланеты, её состав и исходное расстояние до "агрессора".

Прежде всего, выяснилось, что в большинстве случаев планета приблизится к остывающей звезде. При этом при некоторых исходных условиях она может и отдалиться. Однако не для всех миров это сближение закончится попаданием в радиус разрушения и, соответственно, катастрофой.

Ключевой параметр здесь – динамическая вязкость небесного тела. Проще говоря, имеет значение, является ли она неподатливой, как скала, или рыхлой, как снежный ком.

Так, планета земной массы, похожая на ледяной спутник Сатурна Энцелад, очень уязвима. Даже если изначально она находилась в пять раз дальше радиуса Роша, в конце концов она попадёт в губительные объятия приливных сил. В то же время для мира той же массы, состоящего из металла, смертельная дистанция составляет только два радиуса Роша. Такая экзопланета выживет, если начальное расстояние составляло хотя бы треть отрезка между Меркурием и Солнцем.

Другой важный параметр – масса планеты. При прочих равных условиях землеподобный мир выживет с большей вероятностью, чем суперземля.

"Эта статья является одним из первых в истории специализированных исследований, посвящённых изучению приливных эффектов между белыми карликами и планетами. Моделирование этого типа будет приобретать всё большую актуальность в предстоящие годы, когда, вероятно, будут обнаружены новые скалистые тела вблизи белых карликов", – утверждает первый автор работы Димитрий Верас (Dimitri Veras) из Университета Уорика.

Как отмечают исследователи, в их расчётах сделано несколько важных упрощений. Например, планета считалась однородной, в то время как реальные небесные тела имеют слоистую структуру (например, у Земли есть ядро, мантия и кора). В дальнейшем авторы собираются учесть и этот факт, существенно усложняющий вычисления.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали об обнаружении огромной планеты в двойной системе, одним из компонентов которой является белый карлик, а также о первом изображении колец вокруг такой мёртвой звезды.