Астрономы впервые увидели как расширяющаяся звезда поглощает планету.

Когда у звезды заканчивается топливо, она расширяется в миллион раз по сравнению с первоначальным размером, поглощая любую материю — в том числе и планеты — на своем пути. Ученые уже наблюдали звезды непосредственно перед и вскоре после акта поглощения целых планет, но до сих пор они никогда не замечали ни одного в этом процессе.


В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые из Массачусетского технологического института, Гарвардского университета, Калифорнийского технологического института и других источников сообщают, что они впервые наблюдали, как звезда поглощает планету.

Планетарная гибель, по-видимому, произошла в нашей собственной галактике, примерно в 12 000 световых лет от нас, недалеко от созвездия Орла. Там астрономы заметили вспышку звезды, которая стала более чем в 100 раз ярче всего за 10 дней, прежде чем быстро исчезнуть. Любопытно, что за этой яркой вспышкой последовал более холодный и продолжительный сигнал. Ученые пришли к выводу, что эта комбинация могла быть вызвана только одним событием: звездой, поглощающей соседнюю планету.


— ведущий автор Кишалай Де, постдоктор Института астрофизики и космических исследований им. Кавли при Массачусетском технологическом институте.

Что с погибшей планетой? По оценкам ученых, это, вероятно, была газовым гигантом размером с Юпитер, который приближался по спирали, затем втягивался в атмосферу умирающей звезды и, наконец, в ее ядро.

Как это было

Команда обнаружила вспышку в мае 2020 года. Но астрономам потребовался еще год, чтобы собрать воедино все данные о том, чем могла быть вспышка.

Первоначальный сигнал появился при поиске данных, полученных Zwicky Transient Facility (ZTF), работающим в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института в Калифорнии. ZTF — это широкоугольный астрономический обзор, сканирующий небо на наличие быстро меняющих яркость звезд, характер которых может быть сигнатурой сверхновых, гамма-всплесков и других звездных явлений.


Де просматривал данные ZTF на наличие признаков вспышек в звездных двойных системах — системах, в которых две звезды вращаются вокруг друг друга, причем одна время от времени оттягивает массу от другой и в результате ненадолго становится ярче.


— Кишалай Де.

Надеясь определить источник с помощью дополнительных данных, Де обратился к наблюдениям той же звезды, сделанным обсерваторией Кека на Гавайях. Телескопы Кека проводят спектроскопические измерения звездного света, которые ученые могут использовать для определения химического состава звезды.

Но то, что обнаружил Де, еще больше сбило его с толку. В то время как большинство двойных систем выделяют звездный материал, такой как водород и гелий, когда одна звезда разрушает другую, новый источник не выделяет ни того, ни другого. Вместо этого Де увидел признаки «особых молекул», которые могут существовать только при очень низких температурах.


— Кишалай Де.

Счастливое совпадение

Именно в этот момент стало ясно, что сигнал исходит не от двойной звездной системы. Де решил подождать, пока не появится больше ответов. Примерно через год после его первоначального открытия он и его коллеги проанализировали наблюдения той же звезды, на этот раз сделанные с помощью инфракрасной камеры в Паломарской обсерватории. В инфракрасном диапазоне астрономы могут видеть сигналы более холодного материала, в отличие от раскаленных добела оптических излучений, исходящих от двойных звезд и других экстремальных звездных явлений.


— Кишалай Де.

Казалось, что после первоначальной горячей вспышки звезда продолжала излучать более холодную энергию в течение следующего года. Этот холодный материал, вероятно, был газом звезды, которая вылетела в космос и сконденсировалась в пыль, достаточно холодную, чтобы ее можно было обнаружить в инфракрасном диапазоне. Полученные данные предполагали, что звезда могла сливаться с другой звездой, а не становиться ярче в результате взрыва сверхновой.


Но когда команда дополнительно проанализировала данные и соединила их с измерениями, сделанными инфракрасным космическим телескопом НАСА NEOWISE, они пришли к гораздо более захватывающему выводу. На основе собранных данных они оценили общее количество энергии, высвобожденной звездой с момента ее первоначального взрыва, и обнаружили, что оно на удивление мало — около 1/1000 величины любого звездного слияния, наблюдавшегося в прошлом.


— Кишалай Де.

Когда все детали были на месте, ученые наконец смогли объяснить первоначальный взрыв. Яркая, горячая вспышка, вероятно, была последним моментом, когда планета размером с Юпитер втягивалась в раздувающуюся атмосферу умирающей звезды. Когда планета попала в ядро ​​звезды, внешние слои звезды взорвались, оседая в виде холодной пыли в течение следующего года.

Ждет ли подобный сценарий нашу планету?

Та же участь постигнет и Землю, но не раньше, чем через 5 миллиардов лет, когда Солнце, как ожидается, выгорит и сожжет внутренние планеты Солнечной системы.

Как и все звезды, наше Солнце представляет собой гигантский ядерный реактор, состоящий из газообразного водорода и гелия. Чтобы произвести свет, он превращает водород в гелий в результате термоядерных реакций. Когда весь водород превратится в гелий, Солнце больше не будет генерировать достаточно энергии, чтобы противодействовать собственной гравитации.



Ядро будет сжиматься внутрь, нагревая внутреннюю часть до температур, достаточных для превращения гелия в углерод. Водородный синтез будет мигрировать во внешние слои. Солнце раздуется и превратится в красного гиганта, расширив внешние слои по мере коллапса ядра. Внешние слои поглотят ближайшие планеты, включая Землю, которая погрузится в ядро ​​и испарится, вызвав выброс энергии и материи. Солнце будет продолжать гореть еще несколько миллиардов лет, прежде чем в конечном итоге превратится в черную карликовую звезду.


— Кишалай Де.