• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
17 января
Александр Березин
1 220

Неоновая дистилляция обеспечила планетам у белых карликов долгую обитаемость

4.9

Белые карлики не поддерживают термоядерные реакции. Поэтому до сих они считались непригодными для обеспечения длительной обитаемости в своих системах. Теперь астрономы обратили внимание на механизм, позволяющий таким светилам «встать на паузу».

Белые карлики — очень непростые хозяева для планет в своей системе. Многие из них могут уничтожать зародыши планет (планетезимали), как на этой иллюстрации. Однако некоторые необычные физические процессы способы существенно смягчить судьбу планет в системе белых карликов / © Steven Burrows, Madigan group

В конце жизни массивные звезды превращаются в звезды нейтронные или даже черные дыры. Но если светило существенно легче 10 масс Солнца, ему не хватит массы для такого превращения. Так обстоит дело и с нашим Солнцем. В итоге звезда сбросит внешние оболочки (в фазе красного сверхгиганта), затем станет белым карликом. Их плотность — от ста килограммов до тысячи тонн на кубический сантиметр (чайная ложка такой материи будет весить как крупное строение). Иными словами, они плотнее любого вещества на Земле и в миллион раз плотнее обычной звезды. Это становится возможным из-за разрушения электронных оболочек атомов в белых карликах: они состоят из плазмы, в которой смешаны атомные ядра и электроны (но последние не находятся на «орбитах» вокруг атомов, как в обычном веществе).

Астрономы давно искали и со временем обнаружили планеты у некоторых белых карликов. Однако большинство исследователей полагали, что такие тела безжизненны. Термоядерных реакций в белых карликах нет, поэтому они постоянно остывают. К примеру, WD 0346+246 в сотне световых лет от Земли уже остыл ниже 4000 градусов, хотя начинать должен был с температуры как минимум в десятки тысяч градусов. Иными словами, если когда-то на планетах рядом с ним и было достаточно тепло для возникновения жизни, это время быстро закончилось.

Исследователи из США, Великобритании и Канады обратили внимание на то, что примерно 6% известных белых карликов не показывают следов быстрой потери светимости (то есть остывания). Они будто поставили свое «старение» на паузу, что влияет на потенциальную обитаемость их планетных систем. С текстом работы можно ознакомиться на сервере препринтов Корнеллского университета (США).

Ученые отметили, что такая пауза характерна для массивных белых карликов — массой в одну солнечную и чуть выше (белых карликов массивнее 1,4 Солнца не существует). Подобные тела образуются в конце эволюции звезд «тяжелее» восьми солнечных или при слиянии пары белых карликов меньшей массы. Из-за массивности и большего давления в недрах их звезд-предшественниц, термоядерные реакции там шли не до стадии водород + водород=гелий, а до углерода и дальше, вплоть до кислорода и неона-22.

По современным астрофизическим представлениям, пауза в остывании белых карликов может быть результатом «неоновой дистилляции». Naked Science писал о таком процессе: внутри светила образуются кристаллы, бедные неоном-22 — самым тяжелым из массовых элементов внутри белых карликов. Такие кристаллы легче окружающей среды, поэтому из ядра звезды всплывают к ее поверхности. На их место приходит ядерно-электронная плазма, более богатая ядрами атомов неона (более тяжелая). В итоге внутренние области белого карлика становятся куда более плотными. Рост гравитационного потенциала в ядре заставляет карлик слегка сжиматься, что дает ему дополнительную тепловую энергию и тормозит остывание.

Авторы новой работы рассказали, что такое неоновое торможение ведет к образованию длительных устойчивых обитаемых зон. На 8-10 миллиардов лет приток излучения от белых карликов стабилизируется. Значит, планеты, существующие вокруг них, не рискуют стать слишком холодными для жизни до того, как она станет достаточно сложной.

Дополнительный плюс белых карликов с неоновой дистилляцией: они существенно упрощают удержание своими планетами океанов. Для обычных белых карликов в теории тоже возможно длительное нахождение в зоне положительных температур, но только если планета будет постепенно, по мере остывания своего светила, мигрировать с более далеких орбит (где она была до превращения своей звезды в белый карлик) на более близкие.

Но в таком сценарии планета неизбежно будет активно терять воду. Ведь у белого карлика настолько высокая плотность, что нужное сближение с ним вызовет мощный приливный разогрев у планеты. Это сделает ее безводной, особенно если белый карлик массивный (в одну солнечную массу или больше).

Стандартное охлаждение белых карликов (нижний сценарий) быстро сжимает размер зоны обитаемости (отложена по вертикальной оси). А если планета будет к белому карлику существенно ближе миллиона километров, то формально окажется в зоне обитаемости, но на практике рискует быть разорванной его гравитацией на куски (серая зона внизу графика). Неоновая дистилляция резко увеличивает время процесса охлаждения светила

Напротив, в случае неоновой паузы подобное сближение не нужно для сохранения положительных температур на планете. Следовательно, не будет нужды и в сценарии сближения со слишком сильным приливным разогревом. По расчетам авторов нового исследования, миры вокруг «неоновых» белых карликов сохраняют обитаемость до 8-10 миллиардов лет. Это больше, чем время обитаемости Земли. Нашей планете — 4,5 миллиарда лет, без антропогенных модификаций она станет непригодной для сложной жизни уже через миллиард лет (из-за роста светимости ее звезды). Получается, неоновая дистилляция способна сделать часть белых карликов лучшим светилом для жизни, чем Солнце.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 15:14
Елизавета Александрова

Пролетевший через Солнечную систему в 2017 году астероид Оумуамуа произвел неизгладимое впечатление в том числе своей беспрецедентно вытянутой формой. Астрономы попытались рассчитать, как он мог стать таким и почему в Солнечной системе мы не наблюдаем ничего подобного.

Вчера, 14:42
Елизавета Александрова

Астрономы рассчитали, сколько небесных тел могло прилететь в Солнечную систему от соседних звезд, расположенных в четырех световых годах от нас. Выяснилось, что такие объекты не только должны навещать нас, но и, вероятно, присоединяются ко множеству наших «местных» комет и астероидов. По расчетам, вокруг Солнца может обращаться около миллиона довольно крупных объектов из системы Альфы Центавра.

Вчера, 19:12
Татьяна

Благодаря органам чувств человек получает информацию об окружающем мире. Один из главных источников — язык, где расположены вкусовые сосочки. Это рецепторы, передающие информацию о вкусе пищи в мозг. Потеря вкуса может привести к серьезным проблемам со здоровьем. Анализ, проведенный учеными из Китая и Швеции, показал, что ощущение утраты вкуса во второй половине жизни связано с повышенным риском смерти от всех причин.

Позавчера, 15:14
Елизавета Александрова

Пролетевший через Солнечную систему в 2017 году астероид Оумуамуа произвел неизгладимое впечатление в том числе своей беспрецедентно вытянутой формой. Астрономы попытались рассчитать, как он мог стать таким и почему в Солнечной системе мы не наблюдаем ничего подобного.

10 февраля
Андрей

Европейские палеонтологи изучили исключительно сохранившийся скелет плезиозавра из юрского периода, обнаруженный в Германии еще в 1940 году. Тогда ископаемую рептилию спрятали от разрушений войны в музей, а через 80 лет выяснилось, что на теле древнего животного остались мягкие ткани — кожа с уцелевшими клеточными ядрами и чешуйки. Новые данные дополняют представление о внешнем виде плезиозавров, живших больше 180 миллионов лет назад.

10 февраля
Елизавета Александрова

Астрономы обнаружили, что почти треть всех наблюдаемых галактик во Вселенной объединены в пять самых широкомасштабных структур — галактические сверхскопления. На составленной учеными трехмерной карте одно особенно выделяется своими рекордными размерами: простирается на миллиард с лишним световых лет.

31 января
Березин Александр

В 2022-2025 годах страны Западной Европы попытались отказаться от природного газа из России. Автор новой работы показал, что получившиеся при этом результаты были во многом противоположны целям.

Позавчера, 15:14
Елизавета Александрова

Пролетевший через Солнечную систему в 2017 году астероид Оумуамуа произвел неизгладимое впечатление в том числе своей беспрецедентно вытянутой формой. Астрономы попытались рассчитать, как он мог стать таким и почему в Солнечной системе мы не наблюдаем ничего подобного.

10 февраля
Андрей

Европейские палеонтологи изучили исключительно сохранившийся скелет плезиозавра из юрского периода, обнаруженный в Германии еще в 1940 году. Тогда ископаемую рептилию спрятали от разрушений войны в музей, а через 80 лет выяснилось, что на теле древнего животного остались мягкие ткани — кожа с уцелевшими клеточными ядрами и чешуйки. Новые данные дополняют представление о внешнем виде плезиозавров, живших больше 180 миллионов лет назад.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно