Белые карлики не ведут термоядерных реакций. Из-за этого их считали непригодными для обеспечения длительной обитаемости в своих системах. Сейчас астрономы обратили внимание на механизм, позволяющий таким светилам «встать на паузу».
В конце жизни массивные звезды превращаются в нейтронные или черные дыры. 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. Плотность таких тел — от ста килограммов до тысячи тонн на кубический сантиметр (чайная ложка такой материи будет весить как крупное строение). Это становится возможным из-за разрушения электронных оболочек атомов: белые карлики состоят из плазмы, в которой смешаны атомные ядра и электроны (но последние не находятся на «орбитах» вокруг атомов, как в обычном веществе).
Астрономы нашли планеты у некоторых белых карликов. Многие исследователи считали такие тела безжизненными. В белых карликах нет термоядерных реакций, поэтому они постоянно остывают. WD 0346+246 в сотне световых лет от Земли уже остыл ниже 4000 градусов, хотя изначально имел температуру минимум в десятки тысяч градусов. Если когда-то на планетах рядом с ним было достаточно тепло для жизни, это время быстро закончилось.
Учёные из США, Великобритании и Канады обнаружили, что около 6% известных белых карликов не теряют яркость (не остывают) с обычной скоростью. Такое «старение на паузе» может повлиять на потенциальную обитаемость их планетных систем. ознакомиться на сервере препринтов Корнеллского университета (США).
Ученые отметили, что такая пауза характерна для массивных белых карликов массой около одной солнечной или чуть выше. Белые карлики с массой больше 1,4 Солнца не существуют. Такие тела образуются в конце эволюции звезд тяжелее восьми солнечных или при слиянии пары белых карликов меньшей массы. Из-за массивности и давления в недрах их предшественниц термоядерные реакции шло не до стадии водород + водород = гелий, а до углерода и дальше, вплоть до кислорода и неона-22.
По современному пониманию астрофизики, приостановление охлаждения белых карликов возможно вследствие явления «неонавой дистилляции». писал Внутри светила образовываются кристаллы, бедные неоном-22 — самым тяжелым из массовых элементов в белых карликах. Такой процесс приводит к тому, что кристаллы, легче окружающей среды, всплывают от ядра звезды к ее поверхности. На их место приходит ядерно-электронная плазма, более богатая ядрами атомов неона (более тяжелая). В итоге внутренние области белого карлика становятся плотнее. Рост гравитационного потенциала в ядре заставляет карлик слегка сжиматься, что дает ему дополнительную тепловую энергию и тормозит остывание.
Разработчики нового исследования утверждают, что неоновое торможение создает длительные стойкие обитаемые зоны. Приток излучения от белых карликов стабилизируется на 8-10 миллиардов лет. Следовательно, планеты, обращается вокруг них, не столкнутся с риском стать слишком холодными для жизни до того момента, как она достигнет достаточной сложности.
Белые карлики с неоновой дистилляцией упрощают удержание планетами океанов. Для обычных белых карликов длительное пребывание в зоне положительных температур возможно только при миграции планеты с отдаленных орбит на более близкие по мере остывания звезды.
В таком случае планета непременно начнет активно терять воду. Высокая плотность белого карлика приведет к мощному приливному разогреву планеты при приближении к нему. Это сделает ее безводной, особенно если белый карлик обладает большой массой (не менее солнечной).
В случае неоновой паузы подобное сближение не требуется для поддержания положительных температур на планете. По этой причине сценарий сближения со слишком сильным приливным разогревом также не понадобится. Авторы нового исследования рассчитали, что миры вокруг «неоновых» белых карликов сохраняют обитаемость до 8-10 миллиардов лет. Это больше времени, чем у Земли. Нашей планете — 4,5 миллиарда лет, без антропогенных изменений она станет непригодной для сложной жизни уже через миллиард лет (из-за роста светимости ее звезды). Следовательно, неоновая дистилляция способна сделать часть белых карликов лучшим светилом для жизни, чем Солнце.