Будущее Земли: что ждёт нашу планету после превращения Солнца в белого карлика

Обнаружение планеты, похожей на Землю и находящейся на расстоянии 4 000 световых лет от нас, предоставляет ученым шанс заглянуть в возможное будущее нашей планеты. Когда Солнце превратится в белого карлика, Земля, лишившись жизни, окажется за пределами орбиты Марса.

Фото: flickr.com by NASA is licensed under National Aeronautics and Space Administration

Эта планетная система, выявленная астрономами из Калифорнийского университета в Беркли, благодаря наблюдениям с помощью телескопа Кека на Гавайях, напоминает систему "Солнце-Земля". Она состоит из белого карлика, чья масса вдвое меньше массы Солнца, и планеты размером с Землю, движущейся по орбите, вдвое большей, чем наша современная.

Скорее всего, Землю ждет схожая судьба. Солнце превратится в огромный красный гигант, поглотит Меркурий и Венеру, а масса звезды уменьшится, отталкивая оставшиеся планеты на более удалённые орбиты. В конце концов внешние слои красного гиганта исчезнут, оставив белый карлик. Если Земля переживет этот процесс, её орбита удвоится.

Это открытие, которое будет опубликовано в журнале Nature Astronomy, позволяет понять, как эволюционируют звезды главной последовательности и как этот процесс влияет на их планеты. Для Солнца подобные перемены могут начаться через 1 миллиард лет, что приведет к испарению земных океанов. Примерно через 8 миллиардов лет Солнце сбросит свои внешние слои, оставив после себя белый карлик, масса которого будет составлять половину солнечной.

"Пока нет единого мнения о том, сможет ли Земля избежать поглощения красным гигантом через 6 миллиардов лет", — объясняет руководитель исследования Кэминг Чжан из Калифорнийского университета. "Жизнь на Земле будет возможна лишь около миллиарда лет, так как океаны испарятся задолго до того, как наступит поглощение".

Эта система показывает, что планеты могут пережить фазу красного гиганта, хотя планета, обнаруженная астрономами, и не является пригодной для жизни, находясь далеко от обитаемой зоны белого карлика. Тем не менее, возможно, она когда-то имела пригодные условия, когда ее звезда была похожа на Солнце.

Впервые эта система привлекла внимание астрономов в 2020 году, когда прошла перед более далекой звездой, усилив ее свет в 1000 раз. Такое событие микролинзирования получило обозначение KMT-2020-BLG-0414. Анализ показал, что система включает белого карлика, планету размером с Землю и огромный коричневый карлик, чей вес в 17 раз больше Юпитера.

Для дальнейшего изучения Чжан и его коллеги в 2023 году использовали телескоп Keck II на Гавайях. Они обнаружили, что яркость звезды снизилась, что помогло идентифицировать её как белого карлика.

"Наши выводы основаны на исключении других возможностей", — комментирует Чжан. "Поскольку свет линзы слабый, это может быть только белый карлик".

Исследование также позволило разрешить неоднозначность в положении коричневого карлика, который мог находиться на широкой орбите или ближе к звезде. Дальнейшие наблюдения подтвердили, что более близкое расположение маловероятно, так как он бы был поглощен.

Открытие системы — часть проекта Чжана по изучению экзопланет с помощью микролинзирования.

"Везение сыграло свою роль: менее 10% микролинзирующих систем с планетами, вероятно, являются белыми карликами", — отмечает он.

Микролинзирование стало важным инструментом для поиска экзопланет, открывая новые миры и позволяя изучать экзотические конфигурации звездных систем, такие как эта.

Уточнения

Бе́лые ка́рлики — звёзды, состоящие из электронно-ядерной плазмы, лишённые источников термоядерной энергии и светящиеся благодаря своей тепловой энергии, постепенно остывая в течение миллиардов лет.

Со́лнце (астр. ☉) — одна из звёзд нашей Галактики (Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль.