Усі ми звикли, що Сонце — головне джерело, яке забезпечує життя на нашій планеті енергією. Але уявіть, що Сонце в небі може бути крихітним і замість м’якого світла дарує невидимі промені смерті. Це не темне фентезі, а реальність пульсарних планет.
Пульсарні планети
Перші дві планети за межами Сонячної системи відкрили 34 роки тому. І вони досі є одними з найекзотичніших серед відомих астрономам. Річ у тім, що обидві вони, а також ще одна, відкрита пізніше, обертаються навколо пульсара PSR B1257+12.
Щоб зрозуміти, що у цьому випадку дивного, треба згадати, що таке пульсари. Так називаються джерела надзвичайно потужної радіації у вигляді повторюваного сигналу з постійним періодом. Фізично це нейтронні зорі — об’єкти, які утворюються, коли маса, порівнювана із сонячною, стискається до розміру планети, подібної до Землі. При цьому вона зберігає свої кутові моменти обертання, внаслідок чого набуває неймовірної щільності та має надзвичайно потужне магнітне поле.
Саме магнітне поле прискорює частинки навколо пульсара. Найінтенсивніше це відбувається поблизу його магнітних полюсів, які зазвичай не збігаються з віссю обертання. У результаті виникають два промені випромінювання, що обертаються разом із зорею.
Так ось, пульсарні планети незвичні тим, що на їхніх зорях не відбуваються термоядерні реакції. Частина з них утворюється внаслідок вибухів наднових. Частина — в результаті злиття білих карликів. У будь-якому разі ці об’єкти світять виключно залишковим світлом надзвичайно нагрітого тіла. І цього світла відносно небагато. Зате планети мають буквально купатися у радіації.
Система PSR B1257+12
Система PSR B1257+12, в якій розташовані перші відкриті екзопланети, виділяється навіть на тлі решти їй подібних. Адже мертва зоря в її центрі належить до так званих мілісекундних пульсарів. Один оберт він робить за 6,2 мс. Це означає що за секунду він встигає зробити приблизно 180 обертів.
Зазвичай мілісекундні пульсари зустрічаються у подвійних системах. Матеріал із компаньйона падає на нейтронну зорю, утворює акреційний диск і той живить випромінювання з полюсів.
Проте PSR B1257+12, розташований на відстані 2300 св. років від нас, — одиничний пульсар. То звідки ж у нього така швидкість обертання? Річ у тім, що він народився не в результаті спалаху наднової, а як продукт злиття двох білих карликів приблизно 3 млрд років тому.
І саме цим викликана цікавість до його планет. Їх три: Драугр (за іменем чудовиськ зі скандинавської міфології, схожих на вампірів), Полтергейст (невидимий дух із німецької міфології, що чинить безлад) і Фобетор (персонаж із грецької міфології, що приходить у снах у вигляді чудовиськ).
Назви явно пов’язані з потойбіччям, і недарма, бо вчені давно вже цікавляться питанням, а як вони взагалі можуть існувати поруч із таким об’єктом? Бо якщо вони утворилися вже після народження пульсара, то звідки взявся матеріал для їхнього формування? А якщо існували від самого початку, то як вони пережили перетворення на червоний гігант однієї зорі й скидання нею оболонок, потім те саме мало відбутися і з другою, а потім ще якось треба було пережити саме злиття і гравітаційний хаос, який вона породила.
Самих планет ми не бачимо традиційними методами, однак завдяки тому, як вони впливають на сигнали пульсара, можемо досить точно визначити їхні характеристики. Так, Драугр — це крихітний світ масою лише близько 2 % земної, який здійснює один оберт за 25 діб. Полтергейст у 4,3 раза масивніший за Землю й обертається навколо пульсара за 66,5 доби, а Фобетор має масу 3,9 земної та рік тривалістю 98 діб.
Усе це скидається на набір кам’янистих планет чи субнептунів, що залишилися на своїх місцях після усіх випробувань, однак насправді це не так, бо на самому початку мали існувати дві зорі й орбіти як мінімум мали б бути набагато ширшими. А на стадії червоного гіганта вони взагалі мали рухатися всередині нього.
І ця система тим цікавіша, що нічого подібного в інших пульсарів немає. Планети там є, але вони зазвичай одиничні й при цьому розташовані значно далі від зорі. Чому система PSR B1257+12 така унікальна, досі ніхто не знає.
Покоління пульсарних планет
Взагалі походження пульсарних планет — окрема тема, й астрономи багато сперечаються щодо цього. Виділяють три покоління таких тіл. Перше — це ті планети, які утворилися разом із зорею, що потім і стала нейтронною, зазвичай у результаті спалаху наднової. Вони доволі схожі на ті, які ми бачимо у світил головної послідовності.
Проблема лише в тому, що під час спалаху наднової виживають переважно ті світи, що обертаються на великій відстані від зорі. Значною мірою вони можуть втрачати свої атмосфери чи змінюватися іншим чином.
Пульсарні планети другого покоління — це світи, що сформувалися вже після того, як зоря перетворилася на пульсар. Вважається, що вони могли виникнути з речовини, викинутої в космос під час вибуху наднової. Теоретично цієї матерії має вистачати для утворення доволі великих тіл, однак є підозра, що вона розсіюється надто швидко, аби з неї встигли сформуватися планети.
Нарешті, можуть існувати й пульсарні планети третього покоління. Вони можуть виникати в тих випадках, коли пульсар входить до складу подвійної системи. Тоді нейтронна зоря перетягує на себе частину речовини з поверхні компаньйона, унаслідок чого формується акреційний диск. Саме в ньому теоретично й можуть народжуватися нові планети. Можливі й інші, ще екзотичніші сценарії появи пульсарних планет. Наприклад, нейтронна зоря може гравітаційно захопити мандрівну планету.
Чи може пульсарна планета бути придатною до життя?
Здавалося б, планети, що обертаються навколо пульсара, — це саме втілення світу смерті. Однак насправді науковці не до кінця впевнені, що життя там зовсім вже неможливе. Бо основна проблема там зовсім не в радіації як такій. Чимало мікроорганізмів на Землі цілком собі витримують такі рівні опромінення, які можна отримати поруч із пульсаром.
Інша річ — рідка вода, один із ключових критеріїв придатності планети до життя, адже саме в такому середовищі відбувається більшість відомих нам біохімічних процесів. Пульсари випромінюють надто мало світла, щоб нагріти планету достатньо для її існування, якщо вона не перебуває майже впритул до них. Однак у багатьох випадках така близькість до нейтронної зорі була б фатальною: її гравітація просто розірвала б планету на частини.
У вже згаданій системі PSR B1257+12 планети перебувають достатньо близько до місцевої «зони життя». Однак у цьому випадку виникають інші проблеми, й цього разу вони справді пов’язані з радіацією. Щоб потік заряджених частинок не здув атмосферу й гідросферу, планета має бути щонайменше вдесятеро масивнішою за Землю та водночас мати потужне магнітне поле. Тож робити остаточні висновки щодо її потенційної придатності до життя поки що зарано.
