Когда звезда, подобная Солнцу, исчерпывает запасы водорода в своём ядре, она постепенно остывает и раздувается, превращаясь в красный гигант. Для нашей звезды этот этап наступит примерно через пять миллиардов лет. Но что при этом происходит с планетами, обращающимися вокруг таких звёзд? Точнее, как именно, планеты погибают? Этот вопрос до сих пор оставался открытым для астрономов.
Новое исследование, опубликованное в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, дало наблюдательные подтверждения того, что планеты, особенно находящиеся близко к своим звёздам, часто не переживают этот переход и погибают совсем.
Поиск исчезающих миров
Группа учёных под руководством доктора Эдварда Брайанта из Маллардской лаборатории космических наук (Университетский колледж Лондона и Университет Уорика) изучила почти полмиллиона звёзд, находящихся в начале ухода от стадии объекта главной последовательности. То есть это такие звёзды, которые уже начали переход, но ещё не стали типичными красными гигантами.
В данных космического телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) исследователи искали характерные кратковременные падения яркости звёзд, возникающие, когда планета проходит по их диску. Такой метод позволяет определить наличие планет, обращающихся на близких орбитах, с периодом менее 12 дней.
Первоначально метод выделил свыше 15000 сигналов, но после тщательных проверок команда оставила лишь 130 подтверждённых или предполагаемых планет. Из них 48 уже были известны, 49 оставались кандидатами, а 33 обнаружены впервые.
Сопоставив характеристики звёзд и их эволюционную стадию, исследователи заметили чёткую закономерность, которая говорила о том, что чем дальше звезда продвинулась в своём превращении в красный гигант, тем меньше вероятность найти у неё близкую планету.
По оценкам, частота появления таких планет составляет всего 0,28 процента. У звёзд в начальной стадии перехода этот показатель достигает 0,35 процента, что сопоставимо с долей планет у звёзд главной последовательности. Но у более пожилых звёзд, уже заметно охладившихся и увеличившихся в размерах, эта доля падает до 0,11 процента.
Это говорит о том, что многие планеты попросту не доживают до стадии, когда их звезда становится красным гигантом.
Доктор Брайант объясняет этот процесс следующим образом: "Когда звезда расширяется, то усиливаются приливные взаимодействия между ней и её планетой. Это нечто вроде гравитационного перетягивания, звезда тянет планету, а планета в ответ вызывает приливы на поверхности звезды. Со временем эта взаимная игра замедляет орбиту планеты, заставляя её по спирали приближаться к звезде. В итоге планета либо разваливается, либо падает на звезду".
Соавтор работы доктор Винсент Ван Эйлен добавляет: "Через несколько миллиардов лет Солнце тоже увеличится в размерах. Сохранится ли тогда Солнечная система? Наши данные показывают, что близкие планеты в подобных случаях не выживают".
По современным моделям, Земля находится достаточно далеко, чтобы избежать прямого поглощения, однако условия на её поверхности станут непригодными для жизни задолго до этого.
Чтобы окончательно подтвердить, какие из обнаруженных тел действительно являются планетами, а какие могут оказаться коричневыми карликами или лёгкими звёздами, учёные планируют измерить массы этих объектов. Это можно сделать, зарегистрировав микроскопические качания звезды под действием гравитации её спутника.
"Как только мы узнаем массы этих планет, — поясняет Брайант, — мы сможем точнее понять, какие физические процессы заставляют их постепенно погружаться в недра звезды".