Белите джуджета строят курорти

Къде е по-комфортно за живот в сравнение със Слънцето?

Руски астрономи от Специалната астрофизична лаборатория на РАН и техни колеги от чужбина изяснили на планетите край какви звезди животът може да е по-комфортен, отколкото около Слънцето. Това са бели джуджета с големи магнитни полета. В работа, публикувана в сп. Nature, учените са успели да обяснят защо такива звезди са толкова много.

Подобно на всичко живо, звездите се раждат, живеят и умират. Образувани от облак междузвезден газ, те дълго, от стотици до милиони години в зависимост от тяхната маса, съществуват от вътрешните източници на термоядрено горене.

В този период звездите демонстрират стабилност и осигуряват относително постоянство на условията около тях. Толкова продължително, бавно еволюциониращо равновесие създава благоприятни условия, допринасящи за формирането на разнообразни планетни светове, включително и високоорганизирани, подобни на земния.

Но изчерпала след милиарди години живот запасите на термоядреното гориво, звездата поема по пътя на смъртта. На този път вътрешните ѝ части се свиват в свръхплътното, нагорещено ядро, а външните части на звездата се изхвърлят в междузвездното пространство, разрушавайки създадените за милиарди години живот околни светове.

Този драматичен стадий завършва с образуване на свръхплътни звезди джуджета – бели джуджета, неутронни звезди или дори черни дупки – хипотетични сингулярности, нямащи геометричен размер.

Повечето звезди завършват своя жизнен път във вид на бяло джудже – свръхплътна звезда с размерите на Земята. До неотдавна особен интерес към изучаване на белите джуджета нямаше.

За разлика от другите компактни обекти във Вселената – неутронните звезди и черните дупки, персонифициращи природните лаборатории за изследване на релативистките физични ефекти, белите джуджета са смятани за мъртви звезди, постепенно угасващи въгленчета на гигантски огнища на термоядреното горене на звездите – техни предци.

Междувременно се изяснило, че това далеч не е така.

Белите джуджета притежават цяла редица уникални особености, чието изследване може още в близко бъдеще да направи сериозен пробив в науката за живота. Сред тези особености най-интересни са например изключително голямото време на изстиване на белите джуджета, тоест тези звезди са годни около тях отново да се формират планети в резултат на захващането на междузвезден материал.

Друга интересна особеност на белите джуджета е наличието на повърхността на някои от тях на големи реликтови магнитни полета с огромна напрегнатост.

В статия, публикувана в сп. Nature, международен екип астрономи под ръководството на Генадий Валявин от Специалната астрофизична лаборатория на Ран са представили обяснение на някои непонятни досега закономерности, свързани със свойствата на магнитните полета на компактните бели джуджета.

Сред тези закономерности най-странна е тенденцията към прекалено често откриване на екстремно силни магнитни полета край сравнително стари звезди от този клас в сравнение с младите. Причината се оказала аномалното голямо забавяне на процеса на изстиване на белите джуджета с най-силни магнитни полета.

В резултат някои от тях са едни от най-старите, още наблюдавани обекти от галактиката, произхождащи от реликтови звезди с междинна маса.

Тези звезди се явяват потенциално интересни за търсене на планети край тях.

Обяснение на феномена на забавянето на изстиването на белите джуджета е получено въз основа на кооперативни астрофизични изследвания на една такава звезда – WD1953-011. В изследването са взели участие 20 астрономи от различни страни – Русия, Германия, Канада, Украйна, Мексико, Чили, Великобритания, Южна Корея и Испания.

В резултат на тези наблюдения са получени детайлни карти на разпределението на магнитното поле и яркостта на WD1953-011.

Теоретичният анализ на тези разпределения позволил да се направи заключение за това, че силните магнитни полета на белите джуджета практически напълно спират конвективния пренос на енергия от недрата на тези звезди към повърхността, забавяйки по този начин тяхното изстиване.

Това забавяне се оказва толкова силно, че достигайки до така наречената конвективна фаза, когато бялото джудже вече е достатъчно старо, той става практически вечен „фар“ на Вселената с температура на повърхността около 6000 К и характерно време на изстиване, сравнимо с времето на живот на Вселената. Макар че това време трябва да се уточни в специални теоретични изследвания.

В резултат в процеса на изстиване белите джуджета с най-силни магнитни полета се натрупват в излишък зад тази точка на тяхната еволюция, когато при тях се включва конвекцията, а магнитното поле не им позволява да се развиват в пълна степен.

„Сам по себе си фактът на обяснението на свръхчестото срещане на бели джуджета със силни магнитни полета е интересен вероятно само за специалистите. За широката аудитория по-интересен е фактът, че такива звезди живеят значително по-дълго от своите слабомагнитни „роднини“ до момента на пълното им изстиване – казва ръководителят на изследването Генадий Валявин. – Белите джуджета с екстремно големи магнитни полета по такъв начин се явяват сонди на реликтовите процеси на звездообразуване на галактиките.

От друга страна, много бавното изстиване на магнитните бели джуджета ги прави интересни и перспективни звезди за търсене на обитаеми планети в тяхната „зона на живот“. „Зоните на живот“ край белите джуджета обаче прекалено бързо мигрират към тяхната повърхност в процеса на еволюция, което прави тези звезди „слабоинтересни“ в план на търсене на потенциално обитаеми планети край тях.

Край силномагнитните бели джуджета ситуацията в този план е различна – техните „зони на живот“ се преместват към тяхната повърхност значително по-бавно.

В резултат, ако в такава зона край магнитното бяло джудже бъде открита планета, тя ще съществува там много милиарди години в условия, подобни на тези, в които съществува планетата Земя.

Освен това тези условия може да са дори по-комфортни, отколкото на Земята. Това изследване по такъв начин определя перспективите на по-нататъшните изследвания на нашата група – това е изучаването на детайлите на еволюцията на магнитните бели джуджета и търсенето на планети край тях.

Досега ние работихме в тази тема извън плановите теми, поддържани основно от собствения ни ентусиазъм. С тези резултати ние за известно време станахме световен лидер на тази насока и започваме да търсим финансова подкрепа в руските и чуждите фондове за фундаментални изследвания.“

По такъв начин наличието на магнитни полета на белите джуджета, както следва от резултатите от изследването на авторите, прави някои от тези звезди комфортни за зараждането на живот на техни планети.

Голямото магнитно поле с екстремна напрегнатост значително продължава времето на техния живот и напълно стабилизира, в буквален смисъл замразява тяхната радиационна активност. В резултат на известно разстояние от повърхността на магнитното бяло джудже (150–300 негови радиуса) се образува така наречената зона за живот, която съществува там за време, възможно повече от 10 млрд. години.

Астроклиматичните условия в такива зони в известен смисъл дори са по-комфортни, отколкото зоната за живот около Слънцето. Всички известни ни земни проблеми, такива като магнитни бури и други напасти, свързани с наличието на слънчева активност, при такива звезди отсъстват.

Ако в такава зона на магнитното бяло джудже по едни или други причини се окаже скалиста планета от типа на Земята, то с времето на нея напълно е възможно да се образува живот.

Освен това непосредствената близост на наблюдаваните бели джуджета до Слънчевата система и техните малки размери правят тези звезди много удобни, за да започне систематично търсене на наличието на планетни системи край тях.