В 1300 световых годах от Земли обнаружена звезда, поглотившая свою планету

Фото из открытых источников

Звезды — одни из самых выдающихся объектов во Вселенной, они создают планеты и освещают галактики. Однако иногда им удается уничтожить планеты, вращающиеся вокруг них. Ученые уверены, что обнаружили неопровержимые доказательства того, что одна звезда поглотила свою планету, оставив после себя химические следы, свидетельствующие об этом событии. Результаты исследования были опубликованы в The Astrophysical Journal.

Звезда, получившая название TOI-5882, расположена на расстоянии 1300 световых лет от Земли и очень похожа на наше Солнце. На первый взгляд звезда кажется обычной. Однако в её свете скрыты свидетельства того, что в её прошлом произошло нечто необычное.

Когда планета падает в свою звезду, астрономы называют это событие поглощением. Этот процесс происходит на удивление быстро по астрономическим меркам, часто длившись всего несколько дней или недель. Поскольку эти события очень кратковременны, ученые почти никогда не становятся их непосредственными свидетелями. Вместо этого они ищут оставленные ими следы.

Группа исследователей, изучавших TOI-5882, обнаружила один из этих следов в виде лития — химического элемента, играющего ключевую роль в понимании произошедшего. Хотя звёзды естественным образом содержат некоторое количество лития, на планетах его обычно гораздо больше.

«Ты — то, что ты ешь, верно?» — говорит соавтор исследования Брук Коттен из Мичиганского университета. «Мы знаем, что в веществе планет содержится гораздо больше лития, чем в звездах. Поэтому, если звезда поглотит планету, она поглотит большое количество лития».

Обнаружение необычно высокого содержания лития в звезде само по себе недостаточно. Ученым необходимо определить, действительно ли это количество является аномальным по сравнению с аналогичными звездами.

Чтобы ответить на этот вопрос, исследовательская группа использовала спектроскопию — метод, который разлагает звездный свет на составляющие его длины волн. Это позволяет астрономам определять химические элементы, присутствующие в атмосфере звезды.

Исследователи собрали группу из 62 звезд, имеющих схожий возраст, массу и температуру. Затем они измерили, как TOI-5882 соотносится с ними.

«Тот факт, что мы можем, глядя на звезду, находящуюся на расстоянии 1300 световых лет, с уверенностью сказать: „В этой звезде больше лития, чем можно было бы ожидать“, свидетельствует как о точности современных приборов, так и о кропотливой работе по интерпретации этого сигнала», — сказала соавтор исследования Мелинда Соарес-Фуртадо из Университета Висконсина. «И дело не в том, что нужно выборочно использовать данные, чтобы выделить их. Они надежны. Как ни крути, TOI-5882 настолько обогащен литием, что его содержание находится как минимум в 97-м процентиле».

Литий внутри звёзд относительно хрупкий. Со временем звёздные процессы, как правило, разрушают большую его часть. Именно поэтому необычно высокая его концентрация так примечательна.

«Атомы лития, доставленные звезде в результате поглощения планетой, подобны болельщикам, прибывающим на стадион», — сказал соавтор исследования Сет Джейкобсон из Мичиганского государственного университета. «Возможно, там уже присутствуют несколько первых прибывших фанатов, представляющих собой первоначальное количество лития в звездной атмосфере, но их быстро становится меньше».

На основе обнаруженного уровня лития команда исследователей предполагает, что поглощенный мир мог иметь массу, составляющую от нескольких масс Земли до размеров Нептуна.

Загадка становится еще интереснее, потому что TOI-5882 недостаточно стара и недостаточно велика, чтобы объяснить ее поглощение в результате обычного расширения звезды. Многие звёзды в конце своей жизни вступают в фазу красного гиганта. На этом этапе они резко увеличиваются в размерах и могут поглощать близлежащие планеты.

Ученые предполагают, что наше Солнце сделает именно это примерно через 5 миллиардов лет, вероятно, поглотив Меркурий, Венеру и, возможно, Землю. Однако TOI-5882 еще не достиг этой стадии. У этой звезды есть массивный компаньон, вращающийся вокруг неё: коричневый карлик, масса которого более чем в 20 раз превышает массу Юпитера.

Коричневые карлики часто описываются как объекты, слишком большие для того, чтобы быть планетами, но недостаточно массивные, чтобы стать настоящими звёздами. Исследователи предполагают, что этот спутник мог нарушить орбиту меньшей планеты, в конечном итоге направив её по спирали в сторону TOI-5882. Эта идея всё ещё находится на стадии изучения и может стать предметом будущих исследований.

Эта работа не только помогает разгадать тайну отдельной звезды, но и позволяет астрономам понять, как часто происходит поглощение планет в масштабах всей галактики.

Полученные результаты также могут указывать на новые вопросы. У нескольких других звезд в контрольной группе также наблюдался повышенный уровень лития, что говорит о том, что дополнительные процессы могут обогащать звезды литием. Это означает, что астрономы, возможно, раскрыли лишь часть истории.

«Именно это делает эту область такой захватывающей. Вы действительно разгадываете тайну», — говорит Коттен. «Мы не можем просто наблюдать за преступлением, поэтому нам приходится работать со всеми имеющимися уликами, чтобы выяснить, кто его совершил».