Ранее считалось, что планеты, вращающиеся вокруг белых карликов, неизбежно перегреваются и не могут поддерживать жизнь. Тем не менее, некоторые аспекты Общей теории относительности Эйнштейна, возможно, замедляют этот процесс.
Остатки звёзд, подобные нашему Солнцу, после их гибели превращаются в белые карлики. Эти объекты больше не обладают источником энергии, получаемой в результате термоядерных реакций, и со временем остывают на протяжении миллиардов лет. Ранее считалось, что планеты, вращающиеся вокруг них, лишены жизни, поскольку даже если когда-то на их поверхности существовали благоприятные условия, они должны были исчезнуть вместе с угасанием тепла звезды. Например, температура поверхности белого карлика WD 0346+246 опустилась ниже 3700 градусов Цельсия, а планета WD 1856b, обращающаяся вокруг звезды WD 1856+534 почти так же холодна, как Марс — ее температура составила минус 80 градусов Цельсия.
Миры, находящиеся в непосредственной близости от белых карликов, масса которых обычно не превышает половины массы Солнца, могут испытывать перегрев. Приливные силы способны вызывать кипение океанов и делать климат нестабильным, даже если орбита незначительно отклоняется от идеальной круговой траектории.
Астрофизики Эва Стафне и Жюльет Беккер из Висконсинского университета в Мэдисоне (США) не стали обозначать планеты, расположенные вблизи белых карликов, в своих исследованиях. Об этом сообщается в их статье, опубликованной на сервере препринтов Корнеллского университета, они переосмыслили шансы на обитаемость таких миров, показав, что спасти их от перегрева может эффект ОТО Эйнштейна.
Чтобы понять, насколько вероятно возникновение таких систем, исследователи создали компьютерные модели, имитирующие сотни возможных конфигураций двухпланетных систем. В этих моделях внутренняя планета, схожая по размеру с Землей, вращалась вокруг белого карлика, масса которого составляла 0,5 массы Солнца, по орбите радиусом 0,01 астрономической единицы. При этом учитывалось гравитационное воздействие внешней планеты. В общей сложности было проанализировано 576 сценариев, варьировавших массу и расстояние внешней планеты: от одной до 300 масс Земли с орбитами от 0,3 астрономической единицы.
Анализ демонстрирует, что без учета релятивистских эффектов, большинство планет демонстрировали перегрев: их орбиты деформировались под влиянием соседних тел, а внутренняя энергия стремительно увеличивалась. Но включение принципов общей теории относительности приводило к медленному прецессированию орбит – их постепенному повороту, что препятствовало колебаниям и предотвращало уход орбит на опасные, отклоняющиеся от круговых траекторий. Авторы исследования считают, что данный эффект выступает в роли «динамического щита», обеспечивающего стабильность системы и исключающего нагрев планет до критических значений.
Когда масса внешнего спутника не превышает 250 масс Земли, а расстояние от него до звезды составляет свыше 0,18 астрономической единицы, эффекты, предсказанные Общей теорией относительности, поддерживают стабильные условия, позволяющие существование жидкой воды на поверхности планеты.
Учет релятивистских эффектов значительно увеличил потенциальную область обитания вокруг звезд, прошедших стадию эволюции, известную как «смерть». Эти миры представляются перспективными объектами для исследований космического телескопа «Джеймс Уэбб», который способен анализировать состав их атмосфер на предмет наличия биосигнатур, таких как кислород, вода и метан.