Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

У протопланетного диска, сформировавшегося из праха мертвой звезды, есть ряд интересных свойств. Во-первых, такие диски живут недолго. Раздробленный звездный материал подвергается постоянной бомбардировке излучением пульсара и быстро разогревается, что заставляет диск расширяться. Плотность диска падает и в какой-то момент достигает значения, при котором процесс планетообразования становится невозможен. По оценкам, продолжительность жизни таких вторичных дисков составляет около 100 000 лет. (Для сравнения: протопланетные диски, аналогичные тому, что был в Солнечной системе, существуют в течение 10 млн лет.) Столь короткий промежуток времени делает маловероятным формирование газовых гигантов, но не исключает возможность образования близких планет земного типа, что может объяснить существование того трио планет, которые обращаются вокруг PSR B1257+12.

Состав протопланетного диска, образованного из остатков от взрыва сверхновой или поврежденного тела белого карлика, скорее всего, должен быть необычным. Учитывая, что в звезде-предшественнице белого карлика термоядерный синтез практически заканчивается на гелии, такие диски должны быть богаты углеродом. Поэтому формирующиеся в них миры земного типа будут походить на алмазные планеты, о которых шла речь в главе 7.

Следует отметить, что существует еще один очень странный способ формирования единичного алмазного мира вокруг мертвой звезды, который не имеет отношения к трио миров у PSR B1257+12. Он состоит в превращении звезды непосредственно в планету.

Звезда, которая стала планетой

В декабре 2009 г. был обнаружен пульсар с периодом 5,7 миллисекунды, что соответствует 175 оборотам в секунду. Чтобы раскрутить пульсар до миллисекундных скоростей, требуется вторая звезда. Поэтому астрономы начали прочесывать небо в поисках такого компаньона. Сначала поиски не дали никаких результатов: казалось, что других тел рядом с пульсаром PSR J1719–1438 просто нет.

Мертвую звезду обнаружил радиотелескоп «Паркс» в Австралии. Его 64-метровая антенна прославилась тем, что именно с ее помощью было принято большинство легендарных трансляций Нила Армстронга с поверхности Луны. Но среди астрономов этот телескоп все-таки знаменит другим — рекордным количеством обнаруженных пульсаров. Одним из них и стал интересующий нас пульсар, который был обнаружен на расстоянии 4000 световых лет в созвездии Змея. Почти два года спустя «Паркс» и 76-метровый телескоп имени Б. Ловелла в британской обсерватории Джодрелл-Бэнк зафиксировали рядом с ним в высшей степени необычный объект.

По незначительному изменению времени прихода импульсов пульсара удалось определить, что он является частью двойной системы с орбитальным периодом 2 часа 10 минут. Однако компаньон пульсара отличался очень маленькой массой, сопоставимой с массой Юпитера. Так что было не совсем понятно, что это был за объект — звезда или планета.

Из-за короткого орбитального периода компаньоны в системе находились совсем близко друг к другу — на расстоянии 600 000 км, то есть чуть меньшем, чем радиус Солнца. Поскольку следов рентгеновского излучения обнаружено не было, речи о перетекании внешних слоев компаньона на пульсар в тот момент идти не могло. Это означало, что размер компаньона должен был быть таким, чтобы он мог уместиться в своей полости Роша. Поэтому, учитывая расстояние до пульсара, он не мог быть более 5 радиусов Земли. Таким образом, соседом пульсара была суперземля с массой Юпитера. Газовый гигант с толстой водородной атмосферой не втиснулся бы в такой маленький радиус, значит, оставался лишь один вариант — очень маленький белый карлик.

Являясь более легкой разновидностью нейтронной звезды, белые карлики обычно имеют массу около двух третей массы Солнца и тело размером с Землю. Чтобы весить столько же, сколько Юпитер, необычный компаньон PSR J1719–1438 должен был отдать пульсару приблизительно 99,8% своей массы. Учитывая своеобразный способ организации вещества внутри белого карлика, мертвая звезда должна была бы расширяться, а ее радиус — увеличиваться. Однако, несмотря на колоссальную потерю массы, звезда избежала полного разрушения.

В процессе передачи белым карликом массы пульсару гравитация каждого из них изменяется. То же происходит и с формой и протяженностью полостей Роша вокруг них. На определенном расстоянии этого изменения может оказаться достаточно для того, чтобы белый карлик вернулся в свою собственную полость Роша, а перетекание на пульсар прекратилось. Это задача не из простых. Если участники двойной системы будут находиться слишком далеко друг от друга, перетекание массы белого карлика на пульсар станет невозможным. На чрезмерно близком расстоянии перетекание не прекратится до полного уничтожения белого карлика.

Плотность этого маленького карлика, состоящего главным образом из невероятно твердого углерода, превышает 23 г/см³, что намного больше плотности Земли, равной 5,5 г/см³. При таких значениях плотности углеродный мир должен кристаллизоваться в алмазный.