Общая теория относительности может спасти некоторые планеты от гибели

Некоторые обитаемые миры, вращающиеся вокруг мертвых звезд, могут существовать на протяжении многих веков благодаря особенностям теории гравитации Эйнштейна.

Планеты, вращающиеся вокруг мертвых звезд, известных как белые карлики, могут оставаться пригодными для жизни благодаря общей теории относительности, которая тонко изменяет их движение.

Когда у звёзд, подобных нашему Солнцу, заканчивается топливо, они расширяются и становятся красными гигантами, а затем сбрасывают свои внешние слои, оставляя после себя лишь плотное горячее ядро, известное как белый карлик. На орбитах этих остатков были обнаружены гигантские планеты, что позволяет предположить, что миры могут пережить расширение звезды.

Также возможно, что каменистые планеты могут вращаться вблизи этих звёзд внутри их небольших зон обитаемости – областей вокруг звезды, где на поверхности планеты может существовать жидкая вода, хотя пока ни одна из них не обнаружена. В этом случае они могут оставаться пригодными для жизни в течение длительного времени, поскольку белые карлики остывают очень медленно, возможно, в течение триллионов лет.

Зона обитания будет находиться очень близко к звезде, в пределах нескольких миллионов километров – ничтожно мало по сравнению с орбитой Земли в 150 миллионов километров. Однако предыдущие исследования показывают, что любая более крупная планета, вращающаяся поблизости, может сделать существование жизни невозможным из-за приливного нагрева: притяжение большей планеты создаст внутреннее трение, которое нагреет меньшую, вызвав неконтролируемый парниковый эффект, подобный тому, что наблюдается на Венере.

Но, согласно моделированию, проведённому Евой Стафне и Джульеттой Беккер из Висконсинского университета в Мадисоне, так может быть не всегда. Их работа показывает, что при определённых условиях общая теория относительности Эйнштейна может спасти внутреннюю планету.

Общая теория относительности объясняет, как массивные объекты искривляют пространство-время, которое мы можем представить себе как углубление или «колодец» на плоской поверхности. По сути, гравитационный колодец звезды-хозяина приводит к прецессии – медленному вращению – орбиты планеты и её смещению относительно орбиты любого спутника по мере того, как планета погружается в колодец и выныривает из него.

«Происходит прецессия, которая отделяет внешнюю планету от внутренней», — говорит Стафне, предотвращая экстремальные приливные воздействия на планету. «В предыдущих моделях общая теория относительности не учитывалась, но это подсказывает, что её следует учитывать при рассмотрении этих близких систем».

Без общей теории относительности любая внешняя планета, масса которой не меньше массы Земли, и которая находится в пределах орбиты, в 18 раз превышающей орбиту самой внутренней планеты, вызвала бы этот неконтролируемый парниковый эффект, говорит Беккер. Но «если добавить общую теорию относительности, всё не так страшно», — говорит она, поскольку внутренняя планета может оставаться пригодной для жизни, даже если бы внешняя планета была размером с Нептун, на таком же расстоянии.

Мэри Энн Лимбах из Мичиганского университета считает, что перспективы обнаружения такой системы неясны. «Мы даже не знаем, есть ли вокруг белых карликов пригодные для жизни планеты», — говорит она, не говоря уже о планетах, где играет роль общая теория относительности. Телескопы, такие как космический телескоп имени Джеймса Уэбба, активно ищут каменистые планеты вокруг белых карликов.

Однако исследование предоставляет необычный набор вероятных обстоятельств, при которых при определенных условиях обитатели далекого мира могли бы выжить благодаря искривлению пространства-времени.

«Возможно, им было бы легче разобраться в том, что такое общая теория относительности, чем нам», — говорит Лимбах.

arXiv DOI: 10.3847/1538-4357/ae07c6

Тайны вселенной: Чешир, Англия

Проведите выходные в компании самых ярких умов науки и исследуйте тайны Вселенной в рамках увлекательной программы, включающей экскурсию к знаменитому телескопу Ловелла.

Узнать больше

Источник: www.newscientist.com