Тайните на звездите, които изяждат своите планети

Слънцето е хранило живота на земята, но няма да бъде гостоприемно вечно. Пет милиарда години в бъдещето звездата на нашата слънчева система ще стане толкова масивна, че Меркурий, Венера и вероятно Земята ще бъдат погълнати цели.

Може да изглежда като срамен край на нашия любим дом. Но учените смятат, че този процес на „потапяне на планета“, при който звездите поглъщат своите планети, е често срещан в жизнения цикъл на звездните системи.

Изследователите ги наричат ​​“канибални звезди“ (въпреки че те са планети, които ги изяждат, а не други звезди) и те могат да обяснят мистерии в астрономията, странни орбитални образувания и замърсена звездна светлина, които са обърквали учените от години. Но има по-основна привлекателност: изучаването на планетарните лястовици може да ни помогне да разберем дългосрочната съдба на Земята и да предостави улики в търсенето на извънземен живот. Какво по-хуманно от това да предскажем края на света и да се замислим дали сме сами във Вселената?

каза Рикардо Ярза, студент по астрономия в Калифорнийския университет, Санта Круз, който изучава планетарните лястовици. „Винаги е интересно да си представим цивилизация, която осъзнава това, като нас, и осъзнава, че в един момент трябва да напуснеш къщата.“

Звездите се предлагат в много разновидности, включително дебели джуджета и свръхблестящи гиганти. Продължителността на живота и евентуалната съдба на една звезда – и следователно на всички планети, които обикалят около нея – са свързани с нейната маса: червените джуджета могат да живеят трилиони години, докато масивните звезди експлодират в рамките на няколко милиона.

Звезди с размер на слънце Те започват смъртен ритуал, когато им свърши водородът, което кара границите им да се разширяват стотици пъти. По време на фазата на „червен гигант“ много звезди поглъщат дълбоките си планети, преди да изчерпят останалото си гориво.

Червените гиганти, открити преди около век, понякога се появяват в научнофантастичните истории като зловещи фонове За обречени цивилизации или видения за нашата слънчева система далечното бъдеще. Въпреки че често сме си представяли пълзенето на апокалипсис на напреднали звезди, действителният процес на планетарно поглъщане остава обвит в мистерия.

като такъв Още през 1967гНапример, астрономите мислеха за „крайната съдба на планетарната материя“ да бъде погълната от звездите. Но те можеха само да спекулират, отчасти защото учените не можаха да потвърдят, че планетите обикалят около други звезди до 90-те години на миналия век.

от тогава, Удивителните 5000 екзопланети Засечен е от мисии като напр Космическата обсерватория Кеплер на НАСА, въвеждайки ново разбиране за безбройните начини, по които звездните системи се развиват и как в крайна сметка умират. Следващото поколение обсерватории на Земята и извън нея, включително новоработещи обсерватории Космически телескоп Джеймс Уебще изобрази тези светове в безпрецедентни детайли, хвърляйки светлина върху възможностите за живот.

Самото изобилие от известни екзопланети, особено тези в тесни орбити, предполага, че животът на много светове ще приключи в стомасите на техните звезди домакини. Но има много пропуски в знанията на астрономите, защото е трудно да се хващат звезди, докато се поглъщат планети. Създаването на модели за поглъщащи събития също е предизвикателство, отчасти поради изключителното несъответствие между размерите на звездите и техните планетарни хранения.

каза г-н Ярза, който представи ново търсене За това пред Американското астрономическо дружество през юни. „Какво се случва с планетите, които поглъщат?“ Някои от тях оцеляват ли? Всички ли ще бъдат унищожени? Какво се случва със звездата в резултат на поглъщане? „

За да реализират някои от тези сценарии, г-н Ярза и колегите му моделираха поглъщане на планети, по-големи от Юпитер в своето изследване, които бяха Изпратено в The Astrophysical Journal. За да отчетат несъответствията в размера на звездите и планетите, изследователите разработиха подход, който се установява в газовия външен регион на звездата, където планетите първо поглъщат.

Резултатите показват, че звездите с масивни планети понякога могат да гризат повече, отколкото могат да дъвчат, със сериозни последици и за двете тела. Докато световете с размерите на Земята ги поглъщат без фанфари, планетите, много по-големи от Юпитер, могат да поемат някои звезди вътре.

Представете си една от тези Uber планети, където най-накрая е била завладяна от ръбовете на звездата, върху които е била отпечатана в продължение на милиарди години. Газовете се завихрят във вихри, където се срещат с телата. Докато великият учен слиза в ада, той прехвърля инерцията си към звездата. Нестабилността, която възниква от този обмен, може да направи звездата толкова извън полезрението, че да изхвърли звездната си атмосфера в космоса и впоследствие да се срине в мъртво бяло джудже.

Тази последователност би могла да обясни „объркващите“ наблюдения на Планети в близки орбити Г-н Ярза каза за белите джуджета. Не е ясно как тези светове са оцелели след смъртта на своите звезди. Нови модели подсказват отговора: потъваща гигантска планета, след като стимулира изхвърлянето на външните слоеве на звездата, може да бъде изтласкана в нова, по-тясна орбита, така че да не бъде напълно изгорена.

Става още по-странно: някои гигантски планети, изпускащи искри, убиващи звезди, могат също така да създадат нови светове, докато се усилват в звездна пещ. „Можете да имате планета, която поглъща и след това изхвърля някакъв материал и този материал може да образува диск около звездата, образувайки нова планета“, каза г-н Ярза, описвайки новата планета като „възкръсваща от пепелта“. Той добави: „Имате планета, която се унищожава, но прави достатъчно в звездата, че от нея се появява нова планета.“

Други необичайни наблюдения включват звездна версия на поговорката „ти си това, което ядеш“: звездите стават богати на планетарни елементи като литий, което позволява на астрономите да идентифицират канибални звезди по химическите пръстови отпечатъци, отпечатани в тяхната светлина.

каза Мелинда Соарес Фуртадо, постдокторант на НАСА в Университета на Уисконсин-Медисън и съавтор на учебна книга. „Но сигнатурите, които са останали, могат да се наблюдават много по-дълго – дори милиарди години.“

Системите с две звезди, известни като диоди, са идеална среда за търсене на доказателства за внезапно поглъщане. Двойните звезди обикновено се раждат заедно от един и същ облак от газ и прах, което ги прави химически идентични. Но около 25% до 30% от слънчевите звезди в двойните системи имат аномални сигнали, които са „източник на напрежение между теорията и наблюденията“, Според проучване от 2021 г Публикувано в Nature Astronomy.

Лоренцо Спина, астрофизик от Астрономическата обсерватория в Падуа в Италия и автор на това изследване, вярва, че тези химически разлики могат да разкрият останки от безплътни светове. Въпреки че не е ясно колко често планетите преживяват този апокалипсис – курс на сблъсък със звезда – това може да бъде основен фактор при оценката на потенциалната обитаемост на други системи.

„Ние не искаме тази ситуация, когато търсим планетарна система, която може да приеме живот“, каза д-р Спина. „Искаме да намерим звезди, които са домакини на „скучни“ планетарни системи, да кажем, като нашата собствена планетарна система, за която знаем, че не се е променила много в миналото.“

От друга страна, разтварянето и смесването на светове в звездите, когато са потопени, може да отвори рядък прозорец към вътрешните компоненти на външните планети.

„Това би било чудесно, защото химическият състав на планетата е наистина важен за процъфтяването на живота, разбира се“, каза д-р Спина.

Когато мислим за тези епични лястовици, е трудно да не се запитаме дали някакви извънземни цивилизации са били безцеремонно хвърлени в своите звезди или принудени да мигрират в дълбините на своите звездни системи, премествайки се в нови обитаеми светове с топлината на напредващите червени гиганти. В рамките на пет милиарда години замръзналите външни светове на нашата слънчева система може да се хранят от слънцето, дори когато вътрешните му планети бъдат изконсумирани.

Д-р Соарес Фуртадо каза, че поглъщането е „съдбата на Меркурий и Венера в нашата слънчева система, ако ускорите часовника и погледнете какво се случва със слънцето“. „Имате Юпитер, Сатурн и Уран, които се намират в хубава обитаема зона“ едновременно, добави тя.

С новите телескопи, каза тя, учените ще получат „повече проблясъци на тези по-късни етапи“.