Изучая бесчисленное количество звезд на разных этапах их эволюции, астрономы смогли собрать воедино 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 от 100 до 1000 раз по сравнению с 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 планетарных поглощений, астрономы до сих пор ни разу не застали их в действии.
Благодаря мощному устройству визуализации Gemini South Adaptive Optics Imager (GSAOI) на Gemini South, половине Международной обсерватории Gemini, управляемой NOIRLab NSF, астрономы наблюдали первое прямое свидетельство того, что умирающая звезда расширяется, чтобы поглотить одну из своих планет. Доказательства этого события были обнаружены в контрольной «долгой и низкоэнергетической» вспышке звезды в Млечном Пути на расстоянии около 13 000 световых лет от Земли. Это событие, поглощение планеты набухшей звездой, вероятно, предвещает окончательную судьбу Меркурия, Венеры и Земли, когда наше Солнце начнет предсмертную агонию примерно через пять миллиардов лет.
«Эти наблюдения дают 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, опубликованного в журнале Nature. На протяжении большей части своей жизни солнцеподобная звезда превращает водород в гелий в своем горячем плотном ядре, что позволяет звезде отталкиваться от сокрушительного веса ее внешних слоев. Когда водород в ядре заканчивается, звезда начинает превращать гелий в углерод, а синтез водорода мигрирует к внешним слоям звезды, заставляя их расширяться и превращая солнцеподобную звезду в красного гиганта. Однако такая трансформация — плохая новость для любых планет внутренней системы. Когда поверхность звезды в конце концов расширится и поглотит одну из ее планет, их взаимодействие вызовет впечатляющий выброс энергии и вещества. Этот процесс также затормозит орбитальную скорость планеты, заставив ее погрузиться в звезду.
Первые намеки на это событие были обнаружены оптическими снимками, полученными в Zwicky Transient Facility. Архивное инфракрасное покрытие, полученное с помощью широкоугольного инфракрасного обзора околоземных объектов НАСА (NEOWISE), который может заглядывать в запыленную среду в поисках вспышек и других переходных событий, затем подтвердило событие поглощения, названное ZTF SLRN-2020. «Индивидуальный повторный анализ нашей командой инфракрасных карт всего неба из NEOWISE иллюстрирует огромный потенциал открытий наборов данных архивных съемок», — сказал астроном NOIRLab Аарон Мейснер, еще один соавтор статьи. Отличить вспышку планетарного поглощения от других типов вспышек, таких как события типа солнечных вспышек и выбросы корональной массы, сложно и требует наблюдений с высоким разрешением для точного определения местоположения вспышки и долгосрочных измерений ее яркости без загрязнение от ближайших звезд.
Gemini South предоставила эти важные данные благодаря своим возможностям адаптивной оптики. «Gemini South продолжает расширять наше понимание Вселенной, и эти новые наблюдения подтверждают предсказания будущего нашей планеты», — сказал Мартин Стилл, директор программы NSF Gemini Observatory. «Это открытие — прекрасный пример подвигов, которые мы можем совершить, объединив работу телескопа мирового класса и передовое научное сотрудничество». «Благодаря этим революционным новым оптическим и инфракрасным исследованиям мы теперь наблюдаем, как такие события происходят в реальном времени в нашем собственном Млечном Пути — свидетельство нашего почти определенного будущего как планеты», — сказал Кишалай Де, астроном из Массачусетского технологического института. и ведущий автор статьи.
Вспышка от поглощения длилась примерно 100 дней, и характеристики ее кривой блеска, а также выброшенный материал дали астрономам представление о массе звезды и ее поглощенной планеты. Выброшенный материал состоял из примерно 33 земных масс водорода и примерно 0,33 земных масс пыли. «Это больше материала для формирования звезд и планет, который перерабатывается или выбрасывается в межзвездную среду из-за того, что звезда пожирает планету», — сказал Лау. На основе этого анализа команда подсчитала, что масса звезды-прародителя примерно в 0,8–1,5 раза больше массы нашего Солнца, а поглощенная планета в 1–10 раз больше массы Юпитера.
Теперь, когда признаки планетарного поглощения были впервые идентифицированы, астрономы улучшили показатели, которые они могут использовать для поиска подобных событий, происходящих в других местах космоса. Это будет особенно важно, когда в 2025 году заработает обсерватория Веры С. Рубин. Например, наблюдаемые эффекты химического загрязнения остатка звезды, наблюдаемые в других местах, могут 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. «После миллиардов лет жизни нашей Солнечной системы наши собственные конечные этапы, вероятно, завершатся последней вспышкой, которая продлится всего несколько месяцев».
