|
Планетарный каннибализм распространен среди звезд
|
|
|
|
Насколько стабильны планетные системы? Всегда ли Земля и ее семь братьев и сестер будут продолжать свои устойчивые небесные пути, или однажды мы можем быть случайно выброшены из нашего космического дома? Физики понимают правила, управляющие орбитами двух небесных тел, но как только добавляется третье (не говоря уже о четвертом, пятом или сотом), динамика становится намного сложнее. Возникают непредсказуемые неустойчивости, при которых объект может быть случайным образом выброшен в космос или упасть на свою звезду-хозяина. Так называемая "проблема трех тел" волновала ученых на протяжении веков (а совсем недавно легла в основу серии научно-фантастических романов-бестселлеров и новой адаптации Netflix). Одним из препятствий к пониманию этого было то, что мы относительно мало знаем о том, насколько часто возникают такие катастрофические нестабильности. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, мы и наши коллеги пролили некоторый свет на этот вопрос.
|
|
|
|
При исследовании близлежащих звезд мы обнаружили, что примерно одна из дюжины пар звезд, возможно, поглотила планету, вероятно, потому, что планета начала "колебаться" на своей орбите и упала на звезду. Наше исследование показало, что по меньшей мере 8% пар звезд в нашей выборке демонстрируют химические аномалии, указывающие на то, что одна звезда поглотила планетарный материал, который когда-то вращался вокруг нее. Чтобы обнаружить этот едва уловимый сигнал, нам пришлось исключить другие возможные объяснения этих химических закономерностей. Итак, мы сосредоточились на "звездах-близнецах", которые, как известно, родились в одно и то же время из одной и той же смеси материалов. Этот подход может устранить мешающие факторы, точно так же, как исследования близнецов иногда используются в социологических или медицинских исследованиях. Результат получен в результате опроса звезд-близнецов под названием C3PO, который один из авторов (Тинг) инициировал в США, а позже к нему присоединились Лю и другие.
|
|
|
Наша команда собрала изысканную выборку спектроскопических данных от 91 пары звезд—близнецов - во много раз больше, чем аналогичные исследования, проводившиеся в прошлом. Мы обнаружили, что некоторые звезды отличаются от своих близнецов, демонстрируя отчетливую химическую структуру с более высоким содержанием определенных элементов, таких как железо, никель и титан, по сравнению с другими, такими как углерод и кислород. Эти различия указывают на убедительные доказательства того, что звезда поглотила планету. Если звезда-хозяин поглощает одного или нескольких членов планетной системы, это предполагает, что должна была произойти некоторая нестабильность в динамике системы. Моделирование предполагает, что такая нестабильность может быть распространена на ранних этапах жизни планетной системы — первые 100 миллионов лет или около того. Однако любые следы планет, поглощенных в этот ранний период, были бы незаметны в наблюдаемых нами звездах, возраст которых составляет миллиарды лет.
|
|
|
|
Это говорит о том, что химические аномалии, которые мы наблюдали, были вызваны более поздними нестабильностями, заставляющими звезды поглощать некоторые планеты или планетарный материал. Это откровение не является совершенно неожиданным. Теоретики, изучающие планетарную динамику, включая нашего соавтора Бертрама Битша, отметили, что многие планетные системы, как известно, нестабильны, особенно среди систем с планетой, называемой "суперземля" - планетами несколько большего размера, чем Земля, но намного меньшими, чем гиганты вроде Юпитера. Системы, включающие планету типа Суперземли, могут быть особенно нестабильными. Гравитационное перетягивание каната между звездой-хозяином и ее массивными планетами может привести к нестабильности. Наше исследование побуждает нас пересмотреть наше место во Вселенной. Хотя мы считаем стабильность в нашей солнечной системе само собой разумеющейся, это может быть ненормально во всем космосе.
|
|
|
|
Наше исследование не предполагает, что мы, вероятно, увидим подобную нестабильность в нашей собственной солнечной системе. Однако, даже с учетом наших новых результатов, важно признать, что поглощение планеты и нестабильность по-прежнему происходят лишь в меньшинстве случаев. Мы надеемся, что наше исследование вдохновит больше людей на изучение планетных систем и их взаимоотношений со звездами-хозяевами. Наше понимание динамики систем, состоящих из нескольких тел, все еще очень неполно. Поскольку мы продолжаем исследовать тайны космоса, исследования, подобные этому, напоминают нам о хрупком балансе, который позволяет жизни процветать на Земле, и о потенциальной хрупкости нашего космического дома.
|
|
|
|
Источник
|
