Стареющие звезды могут уничтожать свои ближайшие планеты

Фото из открытых источников

Согласно новому исследованию астрономов из Калифорнийского университета в Лондоне и Уорикского университета, стареющие звезды могут уничтожать планеты-гиганты, вращающиеся ближе всего к ним.

Когда у таких звёзд, как Солнце, заканчивается водородное топливо, они остывают и расширяются, превращаясь в красных гигантов. В случае Солнца это произойдёт примерно через пять миллиардов лет.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ученые рассмотрели почти полмиллиона звезд, которые только что вступили в эту «пост-главную последовательность» фазу своей жизни.

Группа ученых выявила 130 планет и кандидатов в планеты (то есть те, которые еще требуют подтверждения), в том числе 33 ранее неизвестные планеты, вращающиеся по близким орбитам вокруг этих звезд.

Они обнаружили, что такие планеты с меньшей вероятностью возникают вокруг звезд, которые достаточно расширились и остыли, чтобы их можно было классифицировать как красные гиганты (т.е. которые находятся дальше в своей эволюции после главной последовательности), что позволяет предположить, что многие из этих планет, возможно, уже были разрушены.

«Это убедительное доказательство того, что, когда звёзды выходят из своей главной последовательности, они могут быстро вызывать вращение планет по спирали и их разрушение. Это уже давно является предметом дискуссий и теорий, но теперь мы можем наблюдать последствия этого напрямую и измерять их на уровне большой популяции звёзд», - сказал ведущий автор исследования Эдвард Брайант (Космическая научная лаборатория Малларда в Калифорнийском университете в Лондоне и Уорикский университет). «Мы ожидали увидеть этот эффект, но все равно были удивлены тем, насколько эффективно эти звезды поглощают близкие им планеты.

Мы полагаем, что разрушение происходит из-за гравитационного перетягивания каната между планетой и звездой, называемого приливным взаимодействием. По мере эволюции и расширения звезды это взаимодействие усиливается. Подобно тому, как Луна притягивает океаны Земли, создавая приливы, планета притягивает звезду. Эти взаимодействия замедляют вращение планеты и приводят к сокращению её орбиты, заставляя её скручиваться по спирали, пока она не развалится или не упадёт на звезду.

«Через несколько миллиардов лет наше Солнце увеличится и станет красным гигантом. Сохранятся ли планеты Солнечной системы, когда это произойдёт? Мы обнаруживаем, что в некоторых случаях планеты не выживают», - сказал соавтор исследования Винсент Ван Эйлен (Космическая научная лаборатория Малларда в Университетском колледже Лондона). «Земля, безусловно, безопаснее, чем планеты-гиганты в нашем исследовании, которые находятся гораздо ближе к своей звезде. Но мы рассматривали только самую раннюю часть фазы после главной последовательности, первые один-два миллиона лет — звёздам ещё предстоит пройти долгий путь эволюции. В отличие от недостающих гигантских планет в нашем исследовании, сама Земля может пережить фазу красного гиганта Солнца. Но жизнь на Земле, вероятно, не сможет».

Для своего исследования учёные использовали данные спутника НАСА TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Они использовали компьютерный алгоритм для поиска повторяющихся провалов яркости, указывающих на прохождение планеты перед звездой, уделяя особое внимание планетам-гигантам с короткими орбитальными периодами (то есть тем, которые совершают один оборот вокруг звезды не более 12 дней).

Команда начала с более чем 15 000 возможных сигналов и провела тщательные проверки для исключения ложных сигналов, в конечном итоге сократив это число до 130 планет и кандидатов в планеты. Из них 48 были уже известны, 49 уже были идентифицированы как кандидаты в планеты (т.е. их ещё предстоит подтвердить), а 33 были новыми кандидатами, обнаруженными впервые.

Команда обнаружила, что чем более развита звезда в процессе эволюции, тем меньше вероятность наличия поблизости гигантской планеты. Общая частота появления таких планет составила всего 0,28%, при этом у самых молодых звёзд, находящихся после главной последовательности, она была выше (0,35%), что сопоставимо с частотой появления звёзд главной последовательности, а у наиболее проэволюционировавших звёзд, которые остыли и раздулись достаточно, чтобы их можно было классифицировать как красные гиганты , она снизилась до 0,11%. (Для этого анализа исследователи исключили 12 самых маленьких из 130 идентифицированных планет.)

Используя данные TESS, исследователи могут оценить размер (радиус) этих возможных планет. Чтобы подтвердить, что это планеты, а не кандидаты в планеты, астрономы должны исключить возможность того, что эти тела являются маломассивными звёздами или коричневыми карликами («неудавшимися звёздами», давление в ядре которых недостаточно высоко для начала термоядерного синтеза), рассчитав их массу.

Это можно сделать, точно измеряя движения их звезд и делая выводы о гравитационном притяжении планет (и, следовательно, об их массе) на основе колебаний в этих движениях.

«Как только мы узнаем массу этих планет, это поможет нам точно понять, что заставляет их двигаться по спирали и разрушаться», - отметил Брайант.