Ученые раскрывают леденящий душу взгляд на будущую смерть Солнца

Как лучше всего узнать, из чего состоит экзопланета? Конечно же, дождаться, пока гравитация разорвёт её на куски и поглотит звезда! Астрономы, работающие в обсерватории имени В. М. Кека на Мауна-Кеа, Гавайи, заметили ужасающую картину звездного каннибализма: мертвая звезда, похожая на Солнце, пожирает останки своей разрушенной планеты — и это спустя более 3 миллиардов лет после того, как эта звезда стала белым карликом. Новое исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.

Такое отсроченное разрушение более чем удивительно; оно «бросает вызов нашему пониманию эволюции планетной системы», говорит астрофизик Эрика Ле Бурдэ из Монреальского университета в Канаде.

Это открытие также предлагает пугающий взгляд на то, что может произойти в нашей Солнечной системе через 5 миллиардов лет после того, как наше Солнце сбросит свои внешние слои в космос и превратится в остывающий космический пепел, или белый карлик.

Самое важное, что исследователи обнаружили наличие 13 тяжёлых элементов в фотосфере белого карлика. Это самое большое количество, зарегистрированное на сегодняшний день для богатого водородом белого карлика, что свидетельствует о наличии фрагментов древней планеты диаметром не менее 200 километров, имевшей каменистую мантию и металлическое ядро, аналогичное земному.

Обнаружение такого количества тяжёлых элементов в холодном, богатом водородом белом карлике оказалось неожиданным, как объясняет Ле Бурдэ: «Их атмосферы менее прозрачны, и тяжёлые элементы быстро погружаются к центру звезды. Мы ожидали увидеть лишь несколько элементов».

Напротив, эти элементы легче идентифицировать в более теплых белых карликах, богатых гелием, поскольку гелий более прозрачен, а элементам требуется больше времени, чтобы проникнуть через атмосферу, порядка миллионов лет, по сравнению с несколькими днями в случае более холодных карликов, в которых преобладает водород.

Однако богатые водородом белые карлики встречаются в изобилии и составляют подавляющее большинство мёртвых солнцеподобных звёзд. Они также являются одними из старейших звёзд в Млечном Пути. Таким образом, данное исследование представляет собой новый способ анализа долговременной эволюции планет древних тел вокруг (мёртвых) звёзд, подобных нашей.

Потому что, как это ни парадоксально, эти белые карлики могут уникальным образом раскрыть состав экзопланет, разрушая их. Такие детали планет, как химический состав и каменистые ядра, недоступны для прямых наблюдений. Но когда планета поглощается своим белым карликом , её химический состав оставляет красноречивые химические следы в ранее первозданной водородной атмосфере этого карлика.

В результате исследователи установили, что у разрушенной планеты доля массы ядра составляет около 55%. Это измерение показывает, что ядро планеты составляет значительную часть её общей массы. Для сравнения, аномально высокая доля массы ядра Меркурия составляет около 70%, а у Земли — около 32%.

Это исследование также демонстрирует вечную изменчивость планетных систем.

«Что-то явно нарушило эту систему спустя долгое время после смерти звезды», — говорит соавтор исследования Джон Дебес из Научного института космического телескопа в Балтиморе.

Точная механика этого процесса до сих пор остаётся загадкой. Старея, умирая и теряя массу, звёзды могут дестабилизировать орбиты планет и других тел вокруг себя. В качестве альтернативы, разорванная планета могла быть нарушена орбитальным влиянием других планет системы. Эта отложенная нестабильность «может указывать на долгосрочные динамические процессы, которые мы пока не до конца понимаем», добавляет Дебес.

В дальнейшем учёные надеются найти дополнительные подсказки, позволяющие определить, произошло ли разрушение планеты из-за влияния планет размером с Юпитер, которые могут подталкивать планеты меньшего размера к катастрофе. Однако эти потенциально чужие Юпитеры будет сложно обнаружить из-за их низких температур и удалённости от карлика.

Тем не менее, их присутствие можно обнаружить, используя архивные данные с ныне выведенного из эксплуатации космического телескопа Gaia Европейского космического агентства. Наряду с инфракрасными данными, полученными с космического телескопа имени Джеймса Уэбба НАСА, эти дополнительные данные могут помочь точно определить виновника (или виновников) этого космического преступления, которое длилось 3 миллиарда лет, и раскрыть секреты эволюции множества планет в других «мертвых» системах по всей Вселенной.

Наконец, анализ состава других миров, уничтоженных белыми карликами, позволит астрономам проверить «образование и эволюцию экзопланет в галактических масштабах», чтобы раскрыть секреты того, как формируются, растут и умирают инопланетные миры (включая планеты земного типа).