Потенциально обитаемые планеты смогли поселиться в «неудобных» системах

Астрофизики во главе с Зигфридом Эгглем (Siegfried Eggl) из Венского университета смоделировали возникновения скалистых планет в зонах обитаемости вокруг двойных звезд, которые разделены друг от друга небольшим расстоянием, и при этом имеют на орбите газовых гигантов. Несмотря на то, что в таких условиях появляются сильнейшие гравитационные возмущения, оказывается, что в ряде случаев землеподобные планеты могут возникать и в таких тяжелых условиях. С препринтом соответствующей работы можно

на

.

Для моделирования астрономы отобрали системы Гамма Цефея (45 световых лет от Солнца), Глизе 86 (45 световых лет), HD 196885 (109 световых лет), HD 41004 (139 световых лет). Вначале ученые определили границы зон обитаемости вокруг каждой из двух звезд этих систем, а затем создали для каждой системы гравитационную модель. Модель состояла из четырех тел: пары звезд, известного гиганта (или коричневого карлика), а также гипотетической, пока не открытой планеты земного типа. Жизнь каждой из систем моделировалась для периода в миллион лет.

Для пары HD 196885 (бело-желтая главной последовательности звезда-красный карлик) орбита уже открытого газового гиганта оказалась прямо посередине зоны обитаемости вокруг главной звезды системы. Моделирование показало, что в такой системе планета-гигант будет оказывать слишком сильное воздействие на любую землеподобную планету в зоне обитаемости. В результате гравитационного взаимодействия та либо будет выброшена из зоны, либо вовсе покинет данную звездную систему.

Очень похожая ситуация сложилась в системе HD 41004 (оранжевый карлик и красный карлик, вокруг последнего при этом вращается коричневый карлик). Тамошняя юпитероподобная гигантская планета открыта на орбите, крайне близкой к зоне обитаемости, что также делает невозможным длительное пребывание любой землеподобной планеты в обитаемой зоне – за исключением узкой полоски у самого ее внутреннего края. Неблагоприятной оказалась и картина для оранжевого субгиганта, являющегося главной компонентой системы Гамма Цефея.

Важно, что во всех трех случаях планета в зоне обитаемости вполне может иметь устойчивую орбиту тогда, когда она вращается вокруг второстепенных звезд — красных карликов. Их гравитация существенно большее влияние оказывает на орбиту потенциальной землеподобной планеты в зоне обитаемости, чем газовые гиганты.

Лучше всего ситуация оказалась для системы Глизе 86 (оранжевая звезда+белый карлик). Ее газовый гигант лежит далеко от зоны обитаемости вокруг главной звезды системы, и практически при любых возможных параметрах системы вся ее обитаемая зона не затронута серьезными гравитационными возмущениями. Вместе с тем авторы отмечают, что второй компонент этой системы – белый карлик, который образовался вместе со сбросом значительной части своих внешних слоев, что сопровождалось сильнейшим звездным ветром. А значит, все планеты вокруг оранжевой звезды в момент превращения нормальной звезды в белого карлика были подвержены экстремальным условиям. На сегодняшний день в астрономии нет единого мнения о том, могут ли планеты в подобной ситуации сохранить обитаемость. Решение этого вопроса затруднено недостатком детальных наблюдений подобных процессов на практике.

Авторы приходят к смешанным выводам. С одной стороны, вокруг главного компонента всех исследованных звездных систем землеподобные планеты не могут иметь устойчивых орбит в зоне обитаемости (с единственным исключением для Глизе 86). В то же время три из четырех второстепенных компонентов этих систем – то есть все красные карлики, сопутствующие более массивным звездам – напротив, показывали незанятость своих обитаемых зон негативным влиянием гигантских планет в той же системе. Если бы в Глизе 86 второстепенный компонент не был белым карликом, аналогичная ситуация могла бы сложиться и для него.

В целом чем менее массивными оказывались звезды, тем меньшим было негативное гравитационное влияние планет-гигантов на зону обитаемости, так как для маломассивных звезд она лежит чрезвычайно близко и гравитационное влияние самой звезды в этом регионе оказывалось несравнимо сильнее влияния гигантских планет.

Группа Эггля подчеркивает, что значительная часть звезд в окрестностях Солнца являются частью двойных и кратных звездных систем, поэтому вопрос о том, могут ли у них наличествовать землеподобные планеты в зоне обитаемости имеет первостепенную важность. По некоторым оценкам не менее половины звезд нашей Галактики являются компонентами таких систем. Между тем вопрос об их стабильности – а значит и том, могут ли они иметь устойчиво обитаемые планеты – до сих пор остается предметом интенсивных научных дискуссий.

В данный момент ведется дискуссия о том, насколько вообще пригодны для жизни планеты вокруг красных карликов, в силу того, что зона обитаемости для них лежит слишком близко к звезде. Потенциально подобная близость может блокировать смену дня и ночи (приливной захват), что должно сформировать климат, резко отличающийся от земного, точное моделирование которого на данном этапе затруднительно.

С другой стороны, активно обсуждаемой темой в современной астрономии является потенциальная обитаемость крупных спутников экзопланет-гигантов. В отличии от Солнечной системы, многие из них находятся в обитаемой зоне. Среди рассмотренных астрономами систем одна (HD 196885) достоверно имеет планету-гиганта, основная часть орбиты которого расположена в обитаемой зоне.