Белые карлики могут содержать больше пригодных для жизни экзопланет, чем ожидалось
Спектральное распределение энергии смоделированного WD с эффективной температурой 5000 К (красный) и синтетический спектр Kepler-62 (4859 К, фиолетовый). Оба SED были нормализованы к земному созвездию (~1360 Вт м<sup>−2</sup>). Автор: The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ad9827
По словам астрономов из Калифорнийского университета в Ирвайне, среди примерно 10 миллиардов белых карликов в галактике Млечный Путь большее число, чем предполагалось ранее, может обеспечить звездную среду, пригодную для экзопланет, поддерживающих жизнь.
The Astrophysical Journal (с англ. — «Астрофизический Журнал», сокр. ApJ, Astrophys. J.) — научный журнал, издаваемый в США, в котором публикуются статьи по астрофизике и астрономии. Основан в 1895 году астрономами Джорджем Хейлом и Джеймсом Килером. Википедия
Бе́лые ка́рлики — звёзды, состоящие из электронно-ядерной плазмы, лишённые источников термоядерной энергии и светящиеся благодаря своей тепловой энергии, постепенно остывая в течение миллиардов лет.
Ближайший известный белый карлик — Сириус B, находящийся на расстоянии в 8,6 световых лет. Предполагается, что среди ста ближайших к Солнцу звёздных систем белыми карликами являются восемь звёзд. В настоящее время белые карлики составляют, по разным оценкам, от 3 до 10 % звёздного населения нашей галактики (неопределённость оценки обусловлена трудностью наблюдения удалённых белых карликов из-за их малой светимости). Википедия
Используя трехмерную компьютерную модель глобального климата, обычно применяемую для изучения окружающей среды Земли, астрономы обнаружили, что экзопланета-белый карлик была намного теплее экзопланеты Kepler-62, несмотря на аналогичное распределение звездной энергии.
«Хотя белые карлики все еще могут выделять некоторое количество тепла из-за остаточной ядерной активности во внешних слоях, в их ядрах больше не происходит ядерного синтеза. По этой причине не так много внимания уделялось способности этих звезд содержать пригодные для жизни экзопланеты», — сказал Шилдс. «Наши компьютерные симуляции показывают, что если на их орбитах существуют каменистые планеты, то на их поверхности может быть больше пригодной для жизни недвижимости, чем считалось ранее».
Она сказала, что ключевым отличием в системах звезд и планет, которые изучала ее команда, — изменением, отвечающим за пригодность или непригодность планетарного климата для жизни, — являются вращательные характеристики планет.
Зона обитания белого карлика — область, в которой экзопланета может содержать поддерживающую жизнь жидкую воду, среди прочих характеристик — находится гораздо ближе к звезде по сравнению с другими звездами, такими как Kepler-62. Шилдс подчеркнул, что это приводит к гораздо более быстрому периоду вращения — 10 часов — для экзопланеты белого карлика, в то время как экзопланета Kepler-62 имеет период вращения 155 дней.
Аомава Шилдс, доцент кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета в Ирвайне, возглавила исследование, сравнивающее климат двух экзопланет. Компьютерное моделирование привело ее команду к выводу, что белые карлики, которые ранее считались негостеприимными для экзопланет, поддерживающих жизнь, на самом деле могут принимать планеты в своих обитаемых зонах со сравнительно умеренным климатом. Автор: Steve Zylius / UC Irvine
В то время как обе планеты, вероятно, будут заперты в синхронной орбите — с постоянной дневной стороной и вечной ночной стороной — сверхбыстрое вращение белой карликовой планеты растягивает циркуляцию облаков вокруг планеты. Гораздо более медленный, 155-дневный орбитальный период планеты Kepler-62 способствует образованию большой массы жидкой воды на дневной стороне.
«Мы ожидаем, что синхронное вращение экзопланеты в обитаемой зоне обычной звезды, такой как Kepler-62, приведет к образованию большего количества облаков на дневной стороне планеты, отражая приходящее излучение от поверхности планеты», — сказал Шилдс.
«Обычно это хорошо для планет, вращающихся вблизи внутреннего края обитаемых зон своих звезд, где они могли бы немного остыть, а не потерять свои океаны в космосе в неконтролируемом парниковом эффекте. Но для планеты, вращающейся точно посередине обитаемой зоны, это не такая уж хорошая идея».
Она продолжила: «Планета, вращающаяся вокруг Kepler-62, имеет так много облачного покрова, что она слишком сильно охлаждается, жертвуя при этом драгоценной пригодной для жизни площадью поверхности. С другой стороны, планета, вращающаяся вокруг белого карлика, вращается так быстро, что у нее никогда не бывает времени нарастить почти такой же облачный покров на своей дневной стороне, поэтому она сохраняет больше тепла, и это работает ей на пользу».
Меньшее количество жидких облаков на дневной стороне и более сильный парниковый эффект на ночной стороне создают более теплые условия на белой карликовой планете по сравнению с планетой Kepler-62.
«Эти результаты свидетельствуют о том, что звездная среда белого карлика, которая когда-то считалась негостеприимной для жизни, может открыть новые горизонты для исследователей экзопланет и астробиологии», — сказал Шилдс.
«Поскольку появились мощные возможности для наблюдения за атмосферой экзопланет и астробиологией, такие как возможности, связанные с космическим телескопом Джеймса Уэбба, мы можем вступить в новую фазу, в которой мы изучаем совершенно новый класс миров вокруг ранее не рассматривавшихся звезд».
Ее коллегами по этому проекту были Эрик Вулф из Университета Колорадо в Боулдере, Эрик Агол из Вашингтонского университета и Пьер-Эммануэль Трембле из Университета Уорика в Соединенном Королевстве.
Больше информации: Aomawa L. Shields et al, Increased Surface Temperatures of Habitable White Dwarf Worlds Relative to Main-sequence Exoplanets, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ad9827
Источник: University of California, Irvine
0 комментариев