Вчені знайшли екзопланету, орбіта якої руйнується на очах

Вперше астрономи помітили екзопланету, орбіта якої руйнується навколо розвиненої або старшої зірки-господаря. Здається, ураженому світу судилося рухатися все ближче й ближче до своєї дозріваючої зірки до зіткнення й остаточного знищення.

Відкриття пропонує нове уявлення про довготривалий процес розпаду планетарних орбіт, надаючи перший погляд на систему на цьому пізньому етапі еволюції. Смерть через зірку — це доля, яка, як вважають, чекає на багато світів і може стати найвищим прощанням Землі через мільярди років, коли наше Сонце постаріє.

«Раніше ми виявляли докази того, що екзопланети прямують до своїх зірок, але ми ніколи раніше не бачили такої планети навколо розвиненої зірки, — говорить Шреяс Віссапрагада , співробітник 51 Pegasi b у Центрі астрофізики | Harvard & Smithsonian і провідний автор нового дослідження, що описує результати. – Теорія передбачає, що еволюційні зірки дуже ефективно забирають енергію з орбіт своїх планет, і тепер ми можемо перевірити ці теорії за допомогою спостережень».

Висновки були опубліковані в понеділок в The Astrophysical Journal Letters .

Kepler-1658b

Злощасна екзопланета отримала позначення Kepler-1658b. Як видно з назви, астрономи виявили екзопланету за допомогою космічного телескопа Kepler, піонерської місії полювання на планети, яка була запущена в 2009 році. Як не дивно, світ був першим новим кандидатом на екзопланету, який коли-небудь спостерігав Кеплер. Проте знадобилося майже десять років, щоб підтвердити існування планети, і тоді об’єкт офіційно увійшов до каталогу Кеплера як 1658-й запис.

Kepler-1658b — це так званий гарячий Юпітер, так називають екзопланети, які мають масу та розміри Юпітера, але знаходяться на надто близьких орбітах навколо своїх зірок. Для Kepler-1658b ця відстань становить лише одну восьму простору між нашим Сонцем і його планетою, що обертається з найменшою орбітою, Меркурієм. Для гарячих Юпітерів та інших планет, таких як Kepler-1658b, які вже знаходяться дуже близько до своїх зірок, розпад орбіти, схоже, завершиться руйнуванням.

Дивна орбіта

Вимірювання орбітального розпаду екзопланет викликало труднощі для дослідників, оскільки процес дуже повільний і поступовий. У випадку Kepler-1658b, згідно з новим дослідженням, його орбітальний період зменшується з мінімальною швидкістю приблизно на 131 мілісекунду (тисячну частку секунди) на рік, причому коротша орбіта вказує на те, що планета наблизилася до своєї зірки.

Виявлення цього зниження потребувало кількох років ретельного спостереження. Годинник почався з Кеплера, а потім був підібраний телескопом Хейла Паломарської обсерваторії в Південній Каліфорнії та, нарешті, телескопом Transiting Exoplanet Survey Telescope або TESS, який був запущений у 2018 році. Усі три інструменти фіксували транзити, термін, коли екзопланета перетинає обличчя її зірки та спричиняє дуже невелике послаблення її яскравості. За останні 13 років інтервал між проходженнями Kepler-1658b трохи, але неухильно зменшувався.

Припливи

Основною причиною розпаду орбіти Kepler-1658b є припливи — те саме явище, яке відповідає за щоденні підйоми та падіння в океанах Землі. Припливи породжуються гравітаційною взаємодією між двома орбітальними тілами, наприклад між нашим світом і Місяцем або Kepler-1658b і його зіркою. Сила тяжіння тіл спотворює форми одне одного, і коли тіла реагують на ці зміни, виділяється енергія. Залежно від відстані між ними, розмірів і швидкості обертання залучених тіл, ці приливні взаємодії можуть призвести до відштовхування тіл одне від одного (у випадку Землі та Місяця, що повільно обертається назовні по спіралі) або всередину, як у випадку з Kepler-1658b до її зірка.

Дослідники ще багато чого не розуміють щодо цієї динаміки, особливо у сценаріях зірка-планета. Відповідно, подальше вивчення системи Kepler-1658 має виявитися повчальним.

Субгігантська фаза зірки

Зірка еволюціонувала до точки свого зоряного життєвого циклу, коли вона почала розширюватися, що очікує наше Сонце, і увійшла в те, що астрономи називають субгігантською фазою. Внутрішня структура еволюціонованих зірок має легше призводити до розсіювання приливної енергії, взятої з орбіт розміщених планет, порівняно з нерозвиненими зірками, такими як наше Сонце. Це прискорює процес розпаду орбіти, що полегшує дослідження в масштабах людського часу.

Результати додатково допомагають пояснити внутрішню дивність Kepler-1658b, яка виглядає яскравішою та гарячішою, ніж очікувалося. Команда каже, що приливні взаємодії, що звужують орбіту планети, також можуть викликати додаткову енергію в самій планеті.

Віссапрагада вказує на подібну ситуацію із супутником Юпітера Іо, найбільш вулканічним тілом у Сонячній системі. Гравітаційний поштовх і тяга від Юпітера на Іо розплавляє нутрощі планети. Потім цей розплавлений камінь виривається на знамениту пекельну поверхню супутника, схожу на піцу, з жовтих сірчаних відкладень і свіжої червоної лави.

Вдосконалення теорії

Додаткові спостереження Kepler-1658b повинні пролити більше світла на взаємодію небесних тіл. І оскільки TESS планує продовжувати ретельно вивчати тисячі найближчих зірок, Віссапрагада та його колеги очікують, що телескоп виявить численні інші випадки екзопланет, що кружляють у стоках своїх зірок-господарів.

«Тепер, коли ми маємо докази надихання планети навколо розвиненої зірки, ми дійсно можемо почати вдосконалювати наші моделі фізики припливів і відливів, — говорить Віссапрагада. – Система Kepler-1658 може служити таким чином небесною лабораторією протягом багатьох років, і якщо пощастить, незабаром таких лабораторій буде набагато більше».