6 июля, 18:00

Исследование показывает, что смерть звезды не означает конца всей планетной системы

Хотя смерть Солнца является неизбежным и отдаленным событием, недавнее научное исследование предлагает новые перспективы относительно того, что может произойти с планетными системами после звездного коллапса.

Конец Солнца и судьба планет

Понимание того, что произойдет, когда Солнце исчерпает свое ядерное топливо, является центральным вопросом современной астрономии, поскольку его конец определит судьбу Солнечной системы и Земли. Новая работа, проведенная исследователями из Университета Сент-Эндрюс в Великобритании и опубликованная в журнале Nature, пролила свет на эту тему. Используя данные, собранные космическим телескопом Джеймса Уэбба, международная группа проанализировала гигантскую планету, вращающуюся вокруг белого карлика, что позволило им восстановить ее траекторию.

Результаты предполагают, что конец звезды не обязательно влечет за собой вымирание всех планет системы. Примерно через пять миллиардов лет Солнце исчерпает водород в своем ядре, превратившись в красного гиганта размером более чем в сто раз больше нынешнего. Безусловно, Меркурий и Венера исчезнут, а Земля столкнется с аналогичным риском. Позже внешние слои Солнца будут выброшены, оставив только ядро — плотный белый карлик, содержащий примерно половину солнечной массы в уменьшенном объеме.

Популярное

Анализ планеты вокруг мертвой звезды

Исследование было сосредоточено на экзопланете WD 1856 b, гиганте, расположенном примерно в 80 световых годах от Земли. Эта планета имеет размер, сопоставимый с Юпитером, но ее масса значительно больше, варьируясь от четырех до одиннадцати масс Юпитера. Самым примечательным аспектом является ее орбита: она вращается вокруг белого карлика каждые 1,4 дня, находясь всего в 0,02 астрономической единицы от него, что соответствует примерно трем миллионам километров.

Изначально казалось невозможным, чтобы планета находилась на такой орбите, учитывая, что во время фазы красного гиганта звезды-предшественника она занимала гораздо большую область. Астрономы обсуждали, переживет ли планета атмосферу красного гиганта или мигрировала бы из более удаленной начальной позиции во внутреннюю часть системы после звездной смерти.

Вклад телескопа Джеймса Уэбба

Чтобы разрешить это сомнение, ученые использовали спектрограф NIRSpec телескопа Джеймса Уэбба во время краткого астрономического транзита планеты перед белым карликом. Это явление длилось всего восемь минут, что требовало исключительной точности в собранных данных.

Атмосферные и термические открытия

Наблюдения выявили присутствие углеводородов, возможно, метана, наряду с туманом и облаками в атмосфере планеты, что указывает на заметно высокую концентрацию углерода. Это первая атмосферная характеристика планеты, обращающейся вокруг потухшей звезды. Этот химический состав ценен, поскольку он может указывать как на материалы, включенные во время формирования, так и на соединения, накопленные за миллиарды лет.

Однако самым важным открытием стала температура планеты, оцененная примерно в 400 кельвинов (около 127°C), что намного выше ожидаемых 160 кельвинов, если бы энергия поступала исключительно от слабого белого карлика.

Историческая реконструкция планеты

Применив модели планетарного охлаждения, исследователи смогли воссоздать тепловую историю WD 1856 b и определить период ее нагрева. Результат показал, что этот нагрев произошел в период от 3 до 5,5 миллиардов лет после превращения звезды в белый карлик. Это практически исключает гипотезу о выживании внутри красного гиганта, поскольку нагрев совпал бы со смертью звезды.

Наиболее вероятное объяснение заключается в том, что планета долгое время оставалась на безопасной и удаленной орбите. Только спустя очень долгое время гравитационные взаимодействия запустили процесс миграции планеты, изменив ее траекторию и вызвав внутреннее тепло посредством приливных сил.

Последствия для солнечных систем

Это открытие демонстрирует, что эволюция планетной системы не прекращается со смертью ее звезды, а может продолжаться миллиарды лет. Выжившие газовые гиганты могут изменять свои орбиты, подвергаться гравитационным взаимодействиям и мигрировать к звездным остаткам спустя долгое время после исчезновения исходной звезды.

Хотя неизвестно, произойдет ли нечто подобное в нашей Солнечной системе, случай WD 1856 b доказывает, что Юпитер и другие газовые гиганты могут иметь гораздо более долгую и сложную историю, чем предполагалось. Впервые астрономы смогли наблюдать и реконструировать возможное будущее Солнечной системы, предполагая, что смерть Солнца может стать началом нового цикла.