Эйнштейн спас миры, о которых не знал: белые карлики перестали быть смертельными ловушками

Когда кажется, что наука уже исчерпала все сюжеты для удивления, Вселенная подбрасывает новый. Планеты, вращающиеся вокруг белых карликов, по всем расчётам должны были превращаться в раскалённые пустыни. Однако свежие данные показали: их может спасти не кто иной, как Альберт Эйнштейн.

Почему белые карлики — идеальные, но коварные звёзды

Белые карлики — это не просто остатки угасших солнцеподобных звёзд. Это компактные, плотные объекты, разогретые до невероятных температур, которые постепенно остывают на протяжении миллиардов лет. Они малочисленны в масштабе галактики, но в Млечном Пути их насчитываются сотни миллионов.

Учёные давно предполагали, что рядом с ними могут существовать планеты, на которых, теоретически, возможна жизнь. Ведь белые карлики остаются теплыми почти вечность — сотни миллиардов лет. На таких временных масштабах даже самая медленно развивающаяся жизнь успела бы пройти весь путь от бактерий до разумных существ.

Однако вокруг этих звёзд скрывается физическая ловушка. Зона обитания — область, где температура позволяет существовать жидкой воде, — располагается всего на долях расстояния между Землёй и Солнцем. И если поблизости находится другая планета, даже небольшая, она может разрушить хрупкое равновесие.

Гравитационная трагедия планет-спутников

Любая планета испытывает притяжение других тел в системе. Если рядом есть массивный сосед, его гравитация может слегка "вытянуть" орбиту ближнего мира, превращая её из круглой в вытянутую эллиптическую.

Каждый оборот по такой траектории сопровождается приливными деформациями: планета растягивается и сжимается, нагреваясь изнутри. Это явление знакомо астрономам — именно так разогреваются ледяные луны Юпитера и Сатурна, вроде Европы и Энцелада.

Только в случае белых карликов эффект усиливается многократно. Даже минимальные искажения орбиты могут довести температуру поверхности до тысяч градусов. Планета буквально "закипает" и теряет шансы на существование воды, а значит — и на жизнь.

Предыдущие исследования, основанные на классической ньютоновской гравитации, делали неутешительные выводы: устойчивых орбит в таких системах быть не может. Но астрономы решили пересмотреть расчёты, добавив в уравнения то, что в своё время изменило весь облик физики, — общую теорию относительности.

Когда Эйнштейн вмешивается в орбиту

С момента появления теории Эйнштейна прошло больше века, но её влияние только растёт. Она объяснила то, что оставалось загадкой в рамках классической физики — например, странное поведение орбиты Меркурия, медленно вращающейся вокруг Солнца.

Оказалось, что пространство и время искривляются вблизи массивных тел, и это влияет на движение планет. Для белых карликов, обладающих огромной плотностью, этот эффект становится особенно заметным.

Исследователи из новой работы, опубликованной в базе данных arXiv 30 сентября, провели расчёты, учитывающие все особенности общей теории относительности. Результат оказался неожиданным: орбиты внутренних планет вокруг белых карликов прецессируют — то есть медленно поворачиваются, — и это вращение стабилизирует систему.

Проще говоря, орбита не застывает в одном положении, а постоянно смещается, не позволяя внешним силам вытянуть её в разрушительный эллипс. Благодаря этому планета может оставаться в "зоне жизни" без перегрева.

Как работает этот космический "предохранитель"

Механизм можно сравнить с гироскопом. Как только внешняя планета пытается "потянуть" соседку с орбиты, прецессия, вызванная искривлением пространства-времени, возвращает систему в устойчивое состояние.

Так создаётся своеобразный гравитационный щит, защищающий планету от катастрофического приливного нагрева.

Однако у этой защиты есть пределы: если планета-компаньон слишком массивна или находится чересчур близко, перегрев всё же неизбежен. Но диапазон безопасных условий оказался значительно шире, чем считалось раньше. Это значит, что шансы найти стабильные, потенциально обитаемые миры рядом с белыми карликами гораздо выше.

Сравнение двух моделей орбитального взаимодействия

А что если жизнь уже есть?

Если на таких планетах действительно существует жизнь, то она, возможно, уже успела открыть законы, аналогичные теории Эйнштейна. И, иронично, именно эта физика — искривление пространства-времени — спасла их от гибели.

Так что в каком-то смысле они обязаны своим существованием тому же принципу, который однажды объяснил движение Меркурия и гравитацию чёрных дыр.

Плюсы и минусы белых карликов как домов для жизни

3 интересных факта

1. Белые карлики имеют массу, сравнимую с Солнцем, но их диаметр — примерно как у Земли.

2. Остывая, они постепенно превращаются в чёрные карлики — "мертвые" звёзды, которых пока не существует, ведь Вселенная ещё слишком молода.

3. Считается, что через 5 миллиардов лет наше Солнце тоже станет белым карликом, и, возможно, его окружат подобные миры.

FAQ

Как астрономы находят планеты у белых карликов?
Обычно их обнаруживают методом транзитов — по лёгким колебаниям яркости звезды, когда планета проходит перед ней.

Почему раньше думали, что жизнь рядом с белыми карликами невозможна?
Плотность и близость таких звёзд создают сильнейшие приливные силы, которые должны были нагревать планеты до расплавленного состояния.

Можно ли заселить такие планеты в будущем?
Теоретически — да. Если найти стабильные орбиты и защититься от радиации, белые карлики могут стать "вечными" домами для далёких цивилизаций.

Мифы и правда

Миф: Белые карлики — холодные и мёртвые.
Правда: Они могут оставаться горячими триллионы лет, создавая стабильное тепло для возможных миров.

Миф: Теория Эйнштейна не влияет на реальные планеты.
Правда: Вблизи плотных объектов, вроде белых карликов, эффекты ОТО могут решать судьбу целых систем.

Миф: Вторая планета обязательно разрушит первую.
Правда: При правильных параметрах орбит они могут сосуществовать веками, оставаясь стабильными.

Исторический контекст

В начале XX века астрономы заметили, что орбита Меркурия медленно смещается, и классическая физика не могла объяснить, почему. В 1915 году Эйнштейн представил общую теорию относительности, которая не только решила загадку Меркурия, но и заложила фундамент современной космологии. Сегодня именно эта теория помогает понять, где во Вселенной может родиться жизнь.