• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
17 января, 14:41
Александр Березин
1 316

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.
Заместитель главного редактора Naked Science. Автор специализируется на популяризации в области истории, космологии, астрономии, медицины, климата, макроэкономики и техники. Лауреат премии «Научный журналист года-2021».
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
17 июля, 18:11
Юлия Тарасова

Новое исследование показало, что реакция псов на объекты и звуки с ТВ-экранов варьируется в зависимости от характера и психологических особенностей питомцев. По мнению специалистов, знание этих деталей может пригодиться при разработке коррекционных программ для собак с проблемным поведением.

17 июля, 14:41
Александр Березин

Полтора десятка лет назад студент из Непала открыл на снимках NASA потоки жидкой воды на четвертой планете. Большинство ученых отреагировало на это с серьезным скепсисом. Одна за одной выходили работы о том, что этого не может быть, ведь давление и температура там слишком низки. Но в новом исследовании показано, почему на самом деле жидкая вода возможна даже в марсианских условиях, то есть открытие потоков там вполне реально.

18 июля, 11:48
Юлия Тарасова

Не секрет, что занятия спортом под музыку приятнее и помогают повысить продуктивность тренировок. В новом исследовании итальянские ученые на примере силовых упражнений показали, какая именно музыка лучше подходит для таких целей.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

15 июля, 12:45
ПНИПУ

В условиях отсутствия связи (шахты, горы, тайга) критически важна надежная передача данных. Ученые Пермского Политеха разработали цифровую радиостанцию, устойчивую к помехам и физическим препятствиям, включая бетонные стены. Устройство передает данные в двух сетях MANET одновременно, обеспечивая скорость до 300 кбит/с (низкоскоростной канал) и 54 Мбит/с (высокоскоростной). Рация работает как ретранслятор и узел сети, что делает ее незаменимой для спасателей, промышленности и туристов. Ключевые преимущества разработки: помехоустойчивость, дальность связи до 30 километров и работа при -25°C до +55 градусов Цельсия.

15 июля, 11:00
НИУ ВШЭ

В Институте искусственного интеллекта и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ предложили новый подход, основанный на современных методах машинного обучения, для определения генетического происхождения человека. Графовые нейросети позволяют с высокой точностью различать даже очень близкие популяции.

25 июня, 15:19
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

2 июля, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

[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
Закрыть
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