|
Красные гиганты не могут уничтожить свои планеты
|
|
|
|
Стареющие звезды могут полностью уничтожить свои планеты. Когда жизнь звезды на главной последовательности подходит к концу, она претерпевает кардинальные изменения. И эти изменения влияют не только на судьбу звезды, но и на то, что происходит с любыми планетами, вращающимися вокруг этих звезд. Их ждет мрачное будущее, поскольку приливная сила звезды разрывает их на части, а сильный жар испаряет их.
|
|
|
|
Это происходит потому, что у звезд главной последовательности со временем заканчивается водород, и они выбрасывают свои внешние слои. Потеря всей этой массы ослабляет гравитационное воздействие звезды на саму себя. Она разбухает и может поглотить или уничтожить близлежащие планеты. Это то, что в конечном счете сделает солнце, хотя и не раньше, чем через миллиарды лет.
|
|
|
|
Но в зависимости от звезды и архитектуры ее Солнечной системы, некоторые планеты могут пережить разрушительное разрастание своего хозяина. Когда наше солнце приблизится к концу и превратится в красного гиганта, оно поглотит внутренние планеты, возможно, и Землю тоже. Судьба Марса неясна. Газовые гиганты имеют наилучшие шансы на выживание.
|
|
|
|
В 2011 году астрономы обнаружили экзопланету массой около восьми масс Юпитера, обращающуюся вокруг белого карлика. Она находится на чрезвычайно широкой орбите и на момент наблюдения находилась на расстоянии около 2500 а.е. от звезды. На таком расстоянии звезда не могла коснуться его.
|
|
|
|
|
|
|
В 2020 году астрономы обнаружили газовый гигант размером с Юпитер, вращающийся вокруг белого карлика. Он находится на узкой орбите, и исследователи полагают, что он переместился внутрь после того, как звезда превратилась в белого карлика. Она никогда бы не пережила фазу красного гиганта, если бы в то время находилась так близко к белому карлику.
|
|
|
|
Эта пара экзопланет представляет собой два пути, по которым планеты с массой Юпитера могут перемещаться вокруг белого карлика, чтобы выжить. Они либо находятся так далеко, что практически не подвержены влиянию, либо находятся достаточно далеко, чтобы выжить, а затем мигрируют внутрь страны.
|
|
|
|
Но сколько из этих газовых гигантов вращается вокруг белых карликов? Почему астрономы наблюдают так мало таких объектов? Они действительно редки или это просто ошибка в обнаружении?
|
|
|
|
В новом исследовании, которое будет опубликовано в журнале Astronomy and Astrophysics, рассматривается популяция газовых гигантов, вращающихся вокруг белых карликов. Оно называется "Предсказанное появление планет, подобных Юпитеру, вокруг белых карликов", а ведущим автором является Алекс Мауч-Сориано. Мауч-Сориано из Департамента физики Технического университета Федерико Санта-Мария в Вальпараисо, Чили. В настоящее время статья доступна на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
"Известно лишь несколько газовых планет-гигантов, вращающихся вокруг белых карликов", - пишут авторы. "Остается неясным, отражает ли это малочисленность наблюдений или последствия звездной эволюции". Чтобы выяснить это, исследователи синтезировали популяцию белых карликов и их субзвездных спутников. Они использовали коды звездной эволюции, основанные на таких вещах, как потеря массы и звездные приливы, чтобы предсказать, как будет выглядеть популяция.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что прогнозируемая доля белых карликов, имеющих субзвездных компаньонов в Млечном Пути, независимо от неопределенностей, связанных с начальным распределением, звездными приливами или потерей массы звездами во время асимптотической гигантской ветви, составляет менее ~ 3%", - пишут исследователи.
|
|
|
|
У этих немногих выживших есть общие характеристики, касающиеся массы белого карлика, возраста системы, расстояния между орбитами и типа спутника - газового гиганта или коричневого карлика.
|
|
|
|
Больше экзопланет, подобных Юпитеру, выживают, когда их белые карлики имеют меньшую массу, то есть звезды-прародители также имели меньшую массу. Выживаемость достигает максимума, когда масса белого карлика составляет от 0,53 до 0,66 массы Солнца. Как правило, соотношение начальной и конечной масс (IFMR) говорит о том, что первоначальная масса прародителя должна была составлять от одной до трех масс Солнца.
|
|
|
|
В более молодых звездных системах также больше выживших планет. В системах возрастом от 1 до 6 миллиардов лет частота встречаемости газовых гигантов составляет более 3%.
|
|
|
|
Неудивительно, что разделение орбит сильно повлияло на результаты. Орбиты выживших спутников находятся между 3 и 24 астрономическими единицами.
|
|
|
|
Выжившие планеты в синтезированной популяции в подавляющем большинстве были газовыми гигантами, в отличие от коричневых карликов. Около 95% из них - газовые гиганты.
|
|
|
|
Исследователи объясняют, что металличность звезды-прародительницы оказывает мощное влияние на выживающие планеты, потому что прародители с более высокой металличностью просто образуют больше планет. "Из-за сильной зависимости появления спутника от металличности прародителя белого карлика предполагаемое соотношение возраста и металличности сильно влияет на прогнозы", - объясняют исследователи. "Основываясь на недавних оценках местной зависимости возраста от металличности, мы предполагаем, что доля белых карликов с близкими к солнцу спутниками может достигать ~8%".
|
|
|
|
Исследователи использовали два различных режима приливов, которые являются стандартными в астрономии. Один из них включает слабые приливы, а другой - более сильные. Это, очевидно, влияет на результаты, поскольку приливы могут разрывать газовые гиганты на части. "В какой-то степени свойства выжившей популяции компаньонов формируются в соответствии с принятым рецептом приливов", - пишут они.
|
|
|
|
"Доля спутников, которые переживают звездную эволюцию своей звезды-хозяина, примерно в два раза выше, если принять рецепт слабых приливов Виллавера и Ливио (2009) по сравнению с сильными звездными приливами, предложенными Расио и др. (1996)", - объясняют авторы. "Более сильные приливы обычно требуют, чтобы спутники изначально располагались на несколько больших полуосях и вращались вокруг менее массивных звезд, чтобы выжить".
|
|
|
|
Синтезировать популяцию на основе всего, что мы знаем о населении, - это одно. Но наблюдение за этими планетами - совершенно другое дело, и подтвердить этот процент непросто. "Потенциал прямого обнаружения предсказанных спутников с помощью визуализации будет зависеть от возраста WD, общего возраста системы и расстояния между орбитами, что соответствует требуемому контрасту и угловому разрешению выбранного объекта наблюдения", - объясняют исследователи.
|
|
|
|
Полученные результаты свидетельствуют о том, что редкое обнаружение спутников белых карликов связано не только с трудностями наблюдений. Напротив, малое количество обнаружений отражает действительно низкий уровень выживаемости планет, находящихся в таком опасном положении.
|
|
|
|
Источник
|
