Белые карлики не способны на термоядерные реакции, что ранее делало их непригодными для создания условий, необходимых для длительного обитания в планетных системах. В настоящее время астрономы исследуют механизм, благодаря которому эти небесные тела могут «замедлиться».
В конце своего существования массивные звезды трансформируются в нейтронные звезды или даже в черные дыры. Однако, если масса светила значительно меньше десяти солнечных масс, то для такого превращения её будет недостаточно. Именно такая ситуация характерна для нашего Солнца. В результате звезда сбросит свои внешние слои (находясь в фазе красного гиганта), после чего станет белым карликом. Их плотность варьируется от ста килограммов до тысячи тонн на кубический сантиметр – чайная ложка такой материи будет иметь вес, сопоставимый с крупным зданием. Другими словами, они плотнее любого вещества, существующего на Земле, и в миллион раз плотнее обычной звезды. Это становится возможным благодаря разрушению электронных оболочек атомов в белых карликах: они состоят из плазмы, в которой смешаны атомные ядра и электроны (но последние не располагаются на «орбитах» вокруг атомов, как это происходит в обычном веществе).
Астрономы уже давно ведут поиски планет у белых карликов и в итоге их обнаружили. Тем не менее, большинство ученых считали эти объекты лишенными жизни. В белых карликах отсутствуют термоядерные реакции, поэтому они непрерывно остывают. Например, WD 0346+246, расположенный в сотне световых лет от Земли, понизил свою температуру ниже 4000 градусов, хотя изначально она составляла как минимум десятки тысяч градусов. Другими словами, если когда-то на планетах, находящихся поблизости от этого объекта, существовали условия, подходящие для возникновения жизни, то они быстро исчезли.
Ученые из Соединенных Штатов, Великобритании и Канады зафиксировали, что около 6% известных белых карликов не демонстрируют признаков ускоренной потери светимости, то есть не остывают. Кажется, что процесс их «старения» приостановлен, что может оказывать влияние на возможность существования планетных систем. С текстом работы можно ознакомиться на сервере препринтов Корнеллского университета (США).
По мнению исследователей, данная особенность свойственна массивным белым карликам, масса которых равна массе Солнца или немного превышает её (белые карлики, более массивные, чем 1,4 Солнца, не встречаются). Такие объекты формируются на завершающем этапе развития звезд, значительно массивнее восьми солнечных масс, либо в результате слияния двух белых карликов с меньшей массой. Благодаря большей массе и повышенному давлению внутри них, термоядерные процессы в их предшественницах протекали не до стадии превращения водорода в гелий, а до образования углерода и далее, до кислорода и неона-22.
Согласно современным представлениям в астрофизике, временная остановка в процессе остывания белых карликов может быть вызвана явлением, известным как «неоновая дистилляция». 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.
Согласно результатам нового исследования, неоновое торможение приводит к формированию протяженных и стабильных областей, пригодных для обитания. В течение 8-10 миллиардов лет поток энергии от белых карликов остается постоянным. В связи с этим, планеты, вращающиеся вокруг них, не подвержены риску чрезмерного охлаждения до того, как жизнь станет достаточно развитой.
Белые карлики с неоновой дистилляцией обладают дополнительным преимуществом: они облегчают удержание океанов на своих планетах. Длительное поддержание положительной температуры на планетах, вращающихся вокруг обычных белых карликов, теоретически возможно, но лишь при условии постепенного смещения планеты с более удаленных орбит (где она находилась до того, как звезда превратилась в белого карлика) на более близкие, по мере остывания светила.
В подобной ситуации планета будет активно терять воду. Это связано с тем, что белый карлик обладает чрезвычайно высокой плотностью, и необходимое для взаимодействия сближение с ним приведет к значительному приливному разогреву планеты. В результате она станет безводной, особенно если масса белого карлика равна или превышает массу Солнца).
В противоположной ситуации, когда происходит неоновая пауза, подобное сближение не требуется для поддержания положительных температур на планете. Соответственно, не возникнет необходимости и в сценарии сближения, сопровождающемся значительным приливным разогревом. Согласно результатам нового исследования, миры, вращающиеся вокруг «неоновых» белых карликов, могут оставаться пригодными для жизни на протяжении 8-10 миллиардов лет. Это превышает время обитаемости Земли. Нашей планете 4,5 миллиарда лет, и без вмешательства человека она станет непригодной для существования сложной жизни уже через миллиард лет (из-за увеличения светимости ее звезды). Таким образом, неоновая дистилляция способна превратить некоторые белые карлики в более благоприятное светило для жизни, чем Солнце.