by Association of Universities for Research in Astronomy / Ассоциацией университетов по исследованиям в области астрономии
Изучая бесчисленное множество звезд на различных стадиях их эволюции, астрономы смогли составить представление о жизненном цикле звезд и о том, как они взаимодействуют с окружающими их планетными системами по мере старения. Это исследование подтверждает, что когда солнцеподобная звезда приближается к концу своей жизни, она расширяется в 100-1000 раз по сравнению со своим первоначальным размером, в конечном итоге поглощая внутренние планеты системы. По оценкам, такие события происходят всего несколько раз в год по всему Млечному Пути. Хотя прошлые наблюдения подтвердили последствия поглощения планет, до сих пор астрономам ни разу не удавалось застать их на месте преступления.
С помощью адаптивного оптического тепловизора Gemini South (GSAOI) на Gemini South, одной из частей Международной обсерватории Gemini, управляемой NOIRLab NSF, астрономы наблюдали первые прямые свидетельства того, что умирающая звезда расширяется, чтобы поглотить одну из своих планет. Доказательства этого события были обнаружены в характерной «длинной и низкоэнергетической» вспышке от звезды в Млечном Пути, расположенной примерно в 13 000 световых годах от Земли. Это событие, поглощение планеты переполненной звездой, вероятно, предвещает окончательную судьбу Меркурия, Венеры и Земли, когда наше солнце начнет свои предсмертные муки примерно через пять миллиардов лет.
«Эти наблюдения открывают новый взгляд на поиск и изучение миллиардов звезд в нашем Млечном Пути, которые уже поглотили свои планеты», — говорит Райан Лау, астроном NOIRLab и соавтор этого исследования, которое опубликовано в журнале Nature.
Astronomers using the Gemini South telescope in Chile, operated by NSF’s NOIRLab, have observed the first compelling evidence of a dying sun-like star engulfing an exoplanet. The «smoking gun» of this event was seen in a long and low-energy outburst from the star—the telltale signature of a planet skimming along a star’s surface. This never-before-seen process may herald the ultimate fate of Earth when our own sun nears the end of its life in about five billion years. Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick/M. Zamani/N. Bartmann / Астрономы, использующие южный телескоп Gemini в Чили, управляемый NOIRLab NSF, наблюдали первые убедительные доказательства того, что умирающая солнцеподобная звезда поглощает экзопланету. «Дымящийся пистолет» этого события был замечен в длительной и низкоэнергетической вспышке от звезды — характерном признаке планеты, скользящей по поверхности звезды. Этот невиданный ранее процесс может предвещать окончательную судьбу Земли, когда наше собственное солнце приблизится к концу своей жизни примерно через пять миллиардов лет. Фото: Международная обсерватория Близнецов /NOIR Lab/NSF/AURA/M. Чеснок/M. Замани/Н. Бартманн
Большую часть своей жизни солнцеподобная звезда превращает водород в гелий в своем горячем, плотном ядре, что позволяет звезде противостоять сокрушительному весу своих внешних слоев. Когда водород в ядре заканчивается, звезда начинает превращать гелий в углерод, и водородный синтез мигрирует во внешние слои звезды, заставляя их расширяться и превращая солнцеподобную звезду в красного гиганта.
Однако такая трансформация является плохой новостью для любых планет внутренней системы. Когда поверхность звезды в конечном счете расширится и поглотит одну из ее планет, их взаимодействие вызовет впечатляющий выброс энергии и материала. Этот процесс также затормозил бы орбитальную скорость планеты, заставив ее врезаться в звезду.
Первые намеки на это событие были обнаружены с помощью оптических изображений, полученных с переходного объекта в Цвикки. Архивные инфракрасные снимки с широкоугольного инфракрасного обзора объектов, сближающихся с Землей, NASA (NEOWISE), который способен вглядываться в пыльную среду в поисках вспышек и других переходных явлений, затем подтвердили событие поглощения, получившее название ZTF SLRN-2020. «Пользовательский повторный анализ нашей командой инфракрасных карт всего неба от NEOWISE иллюстрирует огромный потенциал архивных наборов данных для открытий», — сказал астроном NOIRLab Аарон Мейснер, еще один соавтор статьи.
Отличить вспышку, поглощающую планету, от других типов вспышек, таких как события типа солнечных вспышек и выбросы корональной массы, сложно, и для точного определения местоположения вспышки требуются наблюдения с высоким разрешением и долгосрочные измерения ее яркости без загрязнения со стороны близлежащих звезд.
Gemini South предоставила эти важные данные благодаря своим возможностям адаптивной оптики.
«Gemini South продолжает расширять наше понимание Вселенной, и эти новые наблюдения подтверждают прогнозы относительно будущего нашей собственной планеты», — сказал программный директор обсерватории NSF Gemini Мартин Стилл. «Это открытие является прекрасным примером подвигов, которых мы можем достичь, когда объединяем работу телескопа мирового класса и передовое научное сотрудничество».
«Благодаря этим революционно новым оптическим и инфракрасным исследованиям мы теперь являемся свидетелями того, как подобные события происходят в реальном времени в нашем собственном Млечном Пути — свидетельство почти определенного будущего нашей планеты», — сказал Кишалай Де, астроном из Массачусетского технологического института и ведущий автор статьи.
Вспышка в результате поглощения продолжалась примерно 100 дней, и характеристики ее световой кривой, а также выброшенный материал дали астрономам представление о массе звезды и поглощенной ею планеты. Выброшенный материал состоял примерно из 33 земных масс водорода и примерно 0,33 земных масс пыли. «Это больше материала, образующего звезды и планеты, который перерабатывается или выбрасывается в межзвездную среду благодаря тому, что звезда пожирает планету», — сказал Лау. Исходя из этого анализа, команда подсчитала, что масса звезды−прародителя примерно в 0,8-1,5 раза превышает массу нашего солнца, а поглощенная планета в 1-10 раз превышает массу Юпитера.
Теперь, когда впервые были идентифицированы признаки поглощения планеты, астрономы улучшили показатели, которые они могут использовать для поиска аналогичных событий, происходящих в других частях космоса. Это будет особенно важно, когда в 2025 году будет введена в эксплуатацию обсерватория Веры К. Рубин. Например, наблюдаемое воздействие химического загрязнения на оставшуюся звезду, если смотреть на нее в другом месте, может указывать на то, что произошло поглощение. Интерпретация этого события также свидетельствует о недостающем звене в нашем понимании эволюции и конечных судеб планетных систем, включая нашу собственную.
«Я думаю, что в этих результатах есть что-то довольно примечательное, что говорит о быстротечности нашего существования», — говорит Лау. «По прошествии миллиардов лет, которые охватывают время существования нашей Солнечной системы, наши собственные конечные стадии, вероятно, завершатся финальной вспышкой, которая продлится всего несколько месяцев».
ВИДЕО: https://youtu.be/wFk7bvbSVOA
Источник: https://phys.org/news/2023-05-astronomers
More information: Kishalay De, An infrared transient from a star engulfing a planet, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05842-x. www.nature.com/articles/s41586-023-05842-x