Солнце когда-нибудь умрёт. Это произойдёт, когда в его ядре закончится водородное топливо, и оно больше не сможет производить энергию путём ядерного синтеза, как сейчас. Смерть Солнца часто рассматривается как конец Солнечной системы. Но на самом деле это может стать началом нового этапа жизни для всех объектов, живущих в Солнечной системе.
Когда звёзды, подобные Солнцу, умирают, они проходят фазу быстрого расширения, называемую стадией красного гиганта: радиус звезды увеличивается, а её цвет становится более красным. Как только гравитация на поверхности звезды уже не будет достаточно сильной, чтобы удерживать её внешние слои, значительная часть — до половины — массы звезды улетучится в космос, оставив после себя остаток, называемый белым карликом.
Я — профессор астрономии в Университете Висконсин-Мэдисон. В 2020 году мои коллеги и я обнаружили первую нетронутую планету, вращающуюся вокруг белого карлика. С тех пор меня завораживает перспектива жизни на планетах вокруг этих крошечных, плотных белых карликов.
Исследователи ищут признаки жизни во Вселенной, ожидая, пока планета пройдёт между звездой и линией обзора их телескопа. Используя простые физические принципы, они могут определить типы молекул, присутствующих в атмосфере планеты.
В 2020 году исследователи поняли, что могут использовать эту технику для планет, вращающихся вокруг белых карликов. Если бы на такой планете были молекулы, созданные живыми организмами, космический телескоп Джеймса Уэбба, вероятно, смог бы их обнаружить, когда планета окажется на линии между звездой и телескопом.
В июне 2025 года я опубликовал статью, в которой ответил на вопрос, который впервые начал беспокоить меня в 2021 году: может ли океан — вероятно, необходимый для поддержания жизни — сохраниться на планете, вращающейся близко к мёртвой звезде?
Белые карлики — чрезвычайно распространённые объекты: по оценкам, в нашей галактике существует около 10 миллиардов белых карликов. И поскольку каждая звезда малой массы в конечном итоге станет белым карликом, бесчисленное множество таких объектов ещё предстоит сформировать. Если окажется, что жизнь может существовать на планетах, вращающихся вокруг белых карликов, эти звёздные остатки могут стать многообещающими и многочисленными объектами поиска жизни за пределами Земли.
Но может ли жизнь существовать на планете, вращающейся вокруг белого карлика? Астрономы знают с 2011 года, что обитаемая зона чрезвычайно близка к белому карлику. Эта зона — место в планетной системе, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода. Она не может быть слишком близко к звезде, чтобы вода закипела, и не так далеко, чтобы замёрзнуть.
Обитаемая зона вокруг белого карлика будет в 10–100 раз ближе к белому карлику, чем наша собственная обитаемая зона к Солнцу, поскольку белые карлики намного слабее.
Нахождение так близко к поверхности белого карлика создаст новые проблемы для зарождающейся жизни, с которыми не сталкиваются более далёкие планеты, например, Земля. Одна из таких проблем — приливный разогрев.
Приливные силы — различия в гравитационных силах, которые объекты в космосе оказывают на разные части близлежащего второго объекта — деформируют планету, а трение приводит к нагреву материала. Пример этого можно увидеть на спутнике Юпитера Ио.
Гравитационные силы, оказываемые другими спутниками Юпитера, искажают орбиту Ио, деформируя её внутренности и нагревая её, что приводит к постоянному извержению сотен вулканов по всей её поверхности. В результате на Ио не может существовать поверхностная вода, потому что её поверхность слишком горячая.
В отличие от этого, соседний спутник Европа также подвержен приливным нагревам, но в меньшей степени, поскольку он находится дальше от Юпитера. Тепло, генерируемое приливными силами, привело к частичному таянию ледяной оболочки Европы, в результате чего образовался подповерхностный океан.
Планеты в обитаемой зоне белого карлика будут иметь орбиты, достаточно близкие к звезде, чтобы испытывать приливный разогрев, подобно тому, как Ио и Европа нагреваются из-за близости к Юпитеру.
Эта близость сама по себе может стать проблемой для жизнепригодности. Если в системе есть более одной планеты, приливные силы от соседних планет могут привести к тому, что атмосфера планеты будет удерживать тепло до тех пор, пока она не станет слишком горячей, что сделает планету слишком горячей для существования жидкой воды.
Даже если в системе есть только одна планета, она может не сохранить свою воду.
В процессе превращения в белого карлика звезда расширится до 10–100 раз своего первоначального радиуса во время фазы красного гиганта. В это время всё, что окажется в пределах этого расширенного радиуса, будет поглощено и уничтожено. В нашей Солнечной системе Меркурий, Венера и Земля будут уничтожены, когда Солнце в конце концов станет красным гигантом, прежде чем перейти в состояние белого карлика.
Чтобы планета пережила этот процесс, она должна была бы начать своё существование гораздо дальше от звезды — возможно, на расстоянии Юпитера или даже дальше.
Если планета начнёт своё существование так далеко, ей потребуется мигрировать внутрь после формирования белого карлика, чтобы стать обитаемой. Компьютерное моделирование показывает, что такая миграция возможна, но этот процесс может вызвать экстремальный приливный разогрев, который может привести к выкипанию поверхностной воды — подобно тому, как приливный разогрев вызывает вулканизм на Ио. Если миграция генерирует достаточно тепла, планета может потерять всю свою поверхностную воду к тому времени, когда она наконец достигнет обитаемой орбиты.
Однако если миграция происходит достаточно поздно в жизни белого карлика — после того, как он остынет и перестанет быть горячим, ярким, недавно сформированным белым карликом — поверхностная вода может не испариться.
При правильных условиях планеты, вращающиеся вокруг белых карликов, могут поддерживать жидкую воду и потенциально поддерживать жизнь.
Астрономы ещё не нашли никаких похожих на Землю, обитаемых экзопланет вокруг белых карликов. Но эти планеты трудно обнаружить. Традиционные методы обнаружения, такие как транзитный метод, менее эффективны, потому что белые карлики намного меньше, чем обычные звёзды, вокруг которых вращаются планеты.
Тем не менее исследователи изучают новые стратегии обнаружения и характеристики этих неуловимых миров с помощью таких продвинутых телескопов, как телескоп Уэбба.
Если будет обнаружено, что обитаемые планеты существуют вокруг белых карликов, это значительно расширит диапазон сред, в которых может сохраняться жизнь, демонстрируя, что планетные системы могут оставаться жизнеспособными хозяевами для жизни даже спустя долгое время после смерти их звезды-хозяина.
Предоставлено: The Conversation.