Новое исследование, проведённое астрономами из Университетского колледжа Лондона (UCL) и Университета Уорика, раскрывает драматическую судьбу планет, обращающихся в непосредственной близости от стареющих звёзд. Полученные данные убедительно указывают на то, что эти звёзды активно поглощают свои ближайшие планеты-гиганты.
Когда звёзды, подобные нашему Солнцу, исчерпывают запасы водородного топлива, они начинают остывать и значительно расширяться, превращаясь в так называемые красные гиганты. Для нашего Солнца эта грандиозная метаморфоза ожидается примерно через пять миллиардов лет.
Исследование, результаты которого были опубликованы в издании `Monthly Notices of the Royal Astronomical Society`, сфокусировалось на почти полумиллионе звёзд, недавно вступивших в эту фазу эволюции после главной последовательности.
Команда учёных идентифицировала 130 планет и потенциальных кандидатов в планеты – объекты, требующие дальнейшего подтверждения – которые обращаются вокруг этих стареющих звёзд на близких орбитах. Среди них были 33 новых кандидата, до сих пор не замеченных.
Ключевое наблюдение состояло в том, что вокруг звёзд, которые уже достаточно расширились и остыли, чтобы считаться красными гигантами (то есть находящихся на более поздних стадиях эволюции после главной последовательности), таких планет значительно меньше. Эта закономерность наводит на мысль, что многие из этих миров, вероятно, уже были уничтожены.
Ведущий автор исследования, доктор Эдвард Брайант из Лаборатории космических наук Малларда при UCL и Университете Уорика, прокомментировал: «Это убедительное доказательство того, что по мере того как звёзды сходят с главной последовательности, они могут быстро вынуждать планеты спиралевидно падать в них и разрушаться. Это явление было предметом долгих дебатов и теоретических предположений, но теперь мы можем наблюдать его последствия напрямую и измерять на уровне большой популяции звёзд».
Доктор Брайант также выразил удивление эффективностью этого процесса: «Мы ожидали увидеть такой эффект, но нас всё равно поразило, насколько эффективно эти звёзды, похоже, поглощают свои близко расположенные планеты».
По словам доктора Брайанта, уничтожение планет происходит в результате мощного гравитационного взаимодействия, известного как приливное. По мере роста и расширения звезды эти силы усиливаются. «Подобно тому, как Луна притягивает океаны Земли, вызывая приливы, планета притягивает звезду», – пояснил он. «Эти взаимодействия замедляют планету и заставляют её орбиту сжиматься, заставляя её спиралеобразно падать внутрь, пока она либо не разрушится, либо не упадёт в звезду».
Соавтор исследования, доктор Винсент Ван Эйлен из Лаборатории космических наук Малларда при UCL, добавил важный контекст, касающийся нашей собственной Солнечной системы: «Через несколько миллиардов лет наше Солнце тоже увеличится и станет красным гигантом. Смогут ли планеты Солнечной системы выжить в этом случае? Мы обнаруживаем, что в некоторых случаях планеты не выживают».
Доктор Ван Эйлен отметил, что Земля, безусловно, находится в большей безопасности, чем газовые гиганты, изученные в этом исследовании, поскольку они движутся значительно ближе к своим звёздам. Однако, учёные изучали лишь раннюю часть фазы после главной последовательности – первые один–два миллиона лет эволюции. По его словам, звёздам предстоит пройти ещё долгий путь эволюции.
«В отличие от исчезнувших планет-гигантов в нашем исследовании, сама Земля, возможно, переживёт фазу красного гиганта Солнца. Но жизнь на Земле, вероятно, не выживет», – подытожил доктор Ван Эйлен.
Для проведения своей работы команда использовала данные, полученные с помощью космического телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) НАСА. Они применили специальный алгоритм для обнаружения крошечных, повторяющихся падений яркости звёзд, вызванных прохождением планет перед ними. Основное внимание уделялось планетам-гигантам с короткими орбитальными периодами – не более 12 дней.
Начав с более чем 15 000 возможных сигналов, исследователи провели строгие проверки для исключения ложных срабатываний, в конечном итоге сузив список до 130 подтверждённых или потенциальных планет. Из них 48 уже были известны, 49 являлись известными кандидатами, ожидающими подтверждения, а 33 оказались совершенно новыми открытиями.
Учёные обнаружили, что звёзды, находящиеся на более поздних стадиях эволюции, значительно реже имеют близко расположенные планеты-гиганты. Общая частота встречаемости таких планет составила всего 0,28%. При этом у более молодых звёзд после главной последовательности этот показатель был выше – 0,35%, что сопоставимо со звёздами главной последовательности. У самых эволюционировавших звёзд, классифицированных как красные гиганты, наблюдался резкий спад до 0,11%. При этом для данного анализа были исключены 12 самых маленьких из 130 идентифицированных планет.
Используя данные TESS, астрономы могут оценить размер (радиус) планеты. Однако для подтверждения того, являются ли эти объекты истинными планетами или маломассивными звёздами, или же коричневыми карликами («несостоявшимися звёздами», так и не начавшими термоядерный синтез), необходимо определить их массу.
Это достигается путём измерения ничтожных смещений в движении родительской звезды, вызванных гравитационным притяжением планеты. Эти «звёздные колебания» позволяют учёным вывести массу планеты.
Доктор Брайант добавил: «Как только мы определим массы этих планет, это поможет нам точно понять, что именно заставляет эти планеты спиралевидно падать и разрушаться».
Исследование было поддержано Советом по науке и технологиям Великобритании (STFC).
