Впечатляющая художественная визуализация, предоставленная Международной обсерваторией Джемини, изображает умирающую звезду, подобную нашему Солнцу, в процессе поглощения экзопланеты-гиганта. Это изображение служит яркой иллюстрацией к тревожным выводам нового астрономического исследования.
Согласно данным, полученным учёными из Университетского колледжа Лондона (UCL) и Уорикского университета, стареющие звёзды, вступающие в фазу красного гиганта, способны уничтожать планеты-гиганты, находящиеся на тесных орбитах. Исследование предоставляет прямые свидетельства того, что гравитационные силы звезды-хозяина могут втянуть такую планету внутрь себя, приводя к её гибели.
Звёзды главной последовательности, включая наше Солнце, в конечном счёте исчерпывают запасы водородного топлива в своих ядрах. Этот критический момент знаменует начало их трансформации: светила остывают и катастрофически расширяются, переходя в стадию, известную как красный гигант. Учёные прогнозируют, что через пять миллиардов лет подобная участь постигнет и Солнце.
Статистика, указывающая на космическое пожирание
Результаты исследования, обнародованные в издании «Ежемесячные сообщения Королевского астрономического общества», базируются на анализе наблюдений за почти полумиллионом звёзд, недавно вступивших в пост-главную последовательность своего жизненного цикла. Среди этого огромного массива данных астрономам удалось идентифицировать 130 подтверждённых планет и планет-кандидатов, обращающихся вокруг таких звёзд, причём 33 из этих объектов были обнаружены впервые.
Однако распределение этих миров оказалось красноречивым. Планеты на узких орбитах встречались с заметно меньшей частотой вокруг тех звёзд, которые уже значительно расширились, став красными гигантами. Такая аномалия в статистике прямо указывает на то, что множество близкорасположенных планет, вероятно, уже было поглощено своими раздувшимися светилами.
«Это убедительное доказательство того, что, эволюционируя за пределы главной последовательности, звёзды способны заставить планету стремительно вращаться по спирали внутрь себя и в конечном итоге поглотить её», — заявил ведущий автор исследования, доктор Эдвард Брайант из Лаборатории космических наук Малларда. Он подчеркнул, что, хотя данная теория обсуждалась ранее, теперь учёные впервые могут наблюдать её эффект непосредственно и измерять его масштабы на примере обширной звёздной популяции.
Механизм неотвратимого притяжения
По мнению научной группы, ключевым механизмом, обрекающим планету на гибель, является приливное взаимодействие — гравитационное «перетягивание каната» между звездой и её спутником. Интенсивность этого эффекта многократно возрастает по мере расширения звезды, что в конечном итоге и приводит к фатальному исходу.
«Мы полагаем, что разрушение происходит из-за приливных сил, — пояснил доктор Брайант. — Когда звезда расширяется, её внешние слои становятся менее плотными, но гравитационное влияние на близлежащую планету усиливается. Это создаёт динамическое трение, которое постепенно снижает орбитальную энергию планеты, заставляя её по спирали приближаться к звезде, пока та не поглотит её».
Проведённый анализ не только подтверждает долгое время существовавшие теоретические модели, но и открывает новые пути для понимания конечных этапов эволюции планетных систем. Наблюдаемый дефицит близких планет у красных гигантов служит прямым наблюдательным подтверждением процессов, которые, согласно расчётам, в отдалённом будущем изменят облик и нашей собственной Солнечной системы.
-за гравитационного перетягивания каната между планетой и звездой, называемого приливным взаимодействием». По мере того, как звезды развития и развития происходят, это взаимодействие становится сильнее. Точно так же, как Луна притягивает земные океаны, создает приливы, планета притягивает звезду. Эти условия замедляют планету и заставляют ее орбиту сжиматься, чтобы заставить ее двигаться по спирали изнутри, пока она либо не развалится, либо не упадет в звезду».
Что это значит для нашей Солнечной системы
Полученные результаты также поднимают вопросы о далеком будущем нашей Солнечной системы.
Соавтор доктор Винсент Ван Эйлен (Лаборатория наук Малларда в Калифорнийском университете) сказал: «Через несколько миллиардов лет наше собственное Солнце увеличивается и становится гигантом». Когда это произойдет, выживет ли планета Солнечной системы? Мы обнаруживаем, что в некоторых случаях на планете этого не происходит.
«Земля, безусловно, безопаснее, чем планеты-гиганты в нашем устройстве, которые находятся гораздо ближе к своей звезде. Но мы, следовательно, только нижнюю раннюю часть фазы после главной последовательности, первый один или два миллиона лет ее свечения — звезде предстоит пройти гораздо большую эволюцию.
«В отличие от пропавших без ведения планет-гигантов в нашем образовании, Земля сама может подать фазу красного гиганта Солнца. Но жизни на Земле, вероятно, не было бы».
Как ученые нашли планету
Для проведения исследования исследователи использовали данные спутника НАСА для исследования транзитной экзопланеты (TESS). Они используют компьютерный алгоритм для обнаружения микрочастиц, повторяющихся провалов в звездном мире, которые постоянно, когда планета проходит перед своей звездой. Анализ был составлен на планетах-гигантах с наименьшими орбитальными периодами (т. е. это потребовалось не более 12 дней для обращения вокруг своей звезды).
Команда начала с более чем 15 000 возможных сигналов. После применения строгих ограничений по исключению ложных срабатываний они сузили список до 130 планет и планет-кандидатов. Среди них 48 уже были подтверждены, 49 ранее были идентифицированы как кандидаты на планету (т.е. их необходимо еще надежно), а 33 были недавно обнаружены кандидатами.
По мере роста эволюции звезд становится меньше планет
Результаты показали явное снижение чисел близких планет-гигантов по мере старения звезд. В целом только 0,28% изученных звезд имели такие планеты. У более молодых звезд после главной последовательности этот показатель был выше — 0,35%, как и у звезд, все еще стоящих на главной последовательности. Напротив, более развитые красные гиганты показали гораздо меньший показатель — всего 0,11%. (Для этого анализа исследователи выделили 12 самых маленьких из 130 идентифицированных планет.)
запросив данные TESS, ученые могут оценить размер (радиус) каждой планеты. Чтобы убедиться, что эти объекты действительно являются планетами, а не кандидатами на планету, астрономы должны определить их массу и альтернативы катастрофы, такие как такие звезды с малой массой или коричневые карлики («неудавшиеся звезды», давление в которых недостаточно велико для начала строительства синтеза).
Это делается путем идентификации тонких движений родительской звезды и измерения гравитационного притяжения, обеспечивающего вращение объекта.
Доктор Брайант добавил: «Как только мы узнаем массу нашей планеты, это поможет нам точно понять, что заставляет эту планету скручиваться по спирали и разрушаться».
Исследователи получили финансирование от Совета по науке и технологиям Великобритании (STFC).