Маленькие, плотные планеты могут пережить гибель своей звезды

Экзопланета
Раскалённая каменистая экзопланета TOI-540b и её родительская звезда в представлении художника. Авторы и права: Sci-NewsCom.

Печальный факт о Вселенной заключается в том, что все звёзды, в конце концов, погибнут.  И когда это произойдёт, то, что случится с их малышами? Обычно, прогнозы для планет вокруг погибающей звезды оставляют желать лучшего, но новое исследование говорит о том, что на самом деле, они могут выжить. 

Группа астрономов присмотрелась к тому, что происходит когда звёзды, к примеру, как наше Солнце, становятся белыми карликами в конце своих жизней. Выяснилось, что плотные планеты, такие как Земля могут пережить это событие. Но только если они находятся на достаточном расстоянии от своей звезды. 

Это новое исследование перешло от астрономов к исследователям Astronomy and Astrophysics Group из Уорикского университета.  Их статья была опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society с заголовком “Орбитальная релаксация и возбуждение планет, приливно взаимодействующих с белыми карликами”.

Белый карлик – это финальная стадия звезды, которая недостаточно массивна для того, чтобы стать нейтронной звездой. В нашем Млечном Пути около 97% звёзд станут белыми карликами.

“Эта статья – одно из первый в истории исследований посвящённых приливным эффектам между белыми карликами и планетами”, – сказал Доктор Димитри Верас из Уорикского Университета.

Период, когда звезда расходует своё топливо и становится белым карликом, не является плавным. Звезда сбрасывает свои внешние слои газов и они образуют планетарную туманность. Некоторые орбитальные планеты могут быть разрушены под действием этих катастрофических событий.

Туманность
На этом изображении “Хаббла” показана туманность NGC 7027. Авторы и права: NASA / ESA / J. Kastner, Rochester Institute of Technology.

После этого, выжившие тела будут подвергаться массивным, приливным силам, которые появляются, когда звезда коллапсирует в своё сверхплотное состояние белого карлика. Приливные силы могли бы вывести любые орбитальные планеты на новую орбиту или даже полностью выбросить их из данной звёздной системы.

Смертельное рентгеновское излучение усугубляет этот деструктивный сценарий. Если какое-нибудь орбитальное тело будет разрушено или лишиться части своей материи, то эта материя может быть поглощена звездой, в результате чего белый карлик начнёт испускать рентгеновские лучи. Сложно представить себе жизнь, пережившую превращение звезды в белого карлика, но если бы это произошло, так или иначе, рентгеновские лучи были бы смертельным ударом. В любом случае, окружающая среда вокруг белых карликов не самое благоприятное место.

Согласно новому исследованию, некоторые планеты всё же могут пережить эту смертоносную среду, если у них достаточная плотность и они находятся на правильном расстоянии. 

Их выживание зависит от того, что получило справедливое название “Радиус поражения”. Радиус поражение – это расстояние от звезды, на котором объект, удерживаемый только собственной гравитацией, распадается из-за приливных сил. Если какие-либо планеты будут разрушены белым карликом, сформируется кольцо обломков в пределах радиуса поражения.

Белый карлик
На изображении показано разрушение скалистого мира белым карликом. Авторы и права: University of California, Los Angeles / Mark A. Garlick / MarkgarlickCom.

Исследование также показывает, что наиболее массивные планеты, менее удачливы в плане выживания в новых приливных взаимодействиях внутри звёздной системы. Менее массивные планеты могут столкнуться с такими же силами, но их меньшая масса поможет им выжить. 

Сложно сказать о выживании конкретных планет, так как это зависит от разных факторов, таких как масса и расположение относительно радиуса поражения. Также это зависит от вязкости планеты. Один из типов экзопланет, известный как “экзоземля с пониженной вязкостью” может быть поглощён звездой, даже если они находятся в пять раз дальше от белого карлика и его радиуса поражения. (Энцелад – хороший пример тела с пониженной вязкостью). 

Также, существуют “экзоземли с повышенной вязкостью”, которые могут быть легко поглощены, если они будут находиться на расстоянии, вдвое превышающем расстояние между центром белого карлика и радиусом поражения. Экзоземля с повышенной вязкостью – это планета с плотным ядром, полностью состоящим из более тяжёлых элементов.

Ведущий автор исследования Димитрий Верас, с факультета физики Уорикского университета, отметил: “Эта статья – одно из первых в истории исследований посвящённых приливным эффектам между белыми карликами и планетами. Этот тип моделирования будет всё более и более важен в ближайшие годы, когда, вполне вероятно, будут обнаружены новые скалистые тела, находящиеся рядом с белыми карликами”. 

Доктор Верас сразу обращает внимание на пределы этого исследования. Оно относится только к однородным планетам. Это означает, что планеты должны быть с однородной структурой, а не подобные Земле, у которой несколько слоёв в структуре. Моделирование планет, подобных Земле, является чрезвычайно сложной задачей. Поэтому в данном исследовании не моделировались многослойные планеты, подобные Земле.

“Наше исследование рассматривает только скалистые планеты с однородной структурой”, – сказал Доктор Верас. “Многослойные планеты, такие как Земля, было бы значительно сложнее рассчитать, но мы ищем способы сделать это”.

Новое исследование показало, что скалистые планеты могут пережить столкновение с белым карликом, благодаря тому, что они слегка оттолкнуться наружу.

Исследование также показывает сложность определения безопасного расстояния от белого карлика. Если каменистая, однородная планета будет находиться: “примерно на одной трети расстояния между Меркурием и Солнцем”, согласно исследованию, она должна быть способна противостоять поглощению и пережить приливные силы.

Белый карлик
На этом изображении астероид (внизу слева) разваливается под действием мощной гравитации LSPM J0207 + 3331, самого старого и самого холодного белого карлика. Авторы и права: NASA’s Goddard Space Flight Center / Scott Wiessinger.

Это исследование поможет понять астрономам, как искать экзопланеты вокруг белых карликов. И так как белых карликов достаточно много, польза от исследования гарантирована. 

“Наше исследование побуждает астрономов к поискам каменистых планет, находящихся за пределами радиуса поражения белого карлика”, — сказал доктор Верас.

Исследователи отметили, что их исследование также помогает в поисках экзопланет вокруг белых карликов, благодаря анализу геометрической сигнатуры экзопланеты в диске обломков. Хорошо известно, что тела в кольце обломков или в протопланетном диске могут оставить свой след на кольце, сигнализируя о своём присутствии удалённым наблюдателям. 

“Астрономы также должны искать геометрические сигнатуры в уже известных нам дисках обломков. Эти сигнатуры могут быть результатом гравитационных пертурбаций от планеты, которая находится за пределами радиуса поражения”, –  говорит доктор Верас. “В этих случаях, диски образовались бы раньше, в результате дробления астероидов, которые периодически приближаются и входят в радиус поражения белого карлика”.

В связи с появлением в ближайшие несколько лет более мощных телескопов и активизацией поисков экзопланет, команда авторов статьи надеется, что их работа поможет охотникам за планетами успешно исследовать системы белых карликов.

Присоединяйся

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.