Обнаружена мертвая звезда, которая все еще поглощает свою планетную систему

На художественной иллюстрации изображена звезда-белый карлик, возрастом 3 миллиарда лет, которая аккреционирует материю из остатков своей бывшей планетной системы. Гравитационная нестабильность вызвала спиральное разрушение уцелевшей планеты под действием интенсивных приливных сил, образовав диск обломков. Спектроскопический анализ атмосферы белого карлика выявил наличие этих планетарных обломков. Credit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI). Астрономы обнаружили редкую древнюю систему, которая все еще активно поглощается звездой-белым карликом в ее центре, что ставит под сомнение текущее понимание эволюции планетных систем. Об открытии сообщают в Обсерватории В. М. Кека. Эта система, расположенная в 145 световых годах от Земли, содержит самый старый и богатый тяжелыми металлами диск обломков, который когда-либо наблюдался вокруг богатого водородом белого карлика. Это поднимает новые вопросы о долгосрочной стабильности планетных систем через миллиарды лет после смерти звезды, когда в ней закончился процесс термоядерного синтеза. Соответствующее исследование, возглавляемое Эрикой Ле Бурде из Института исследований экзопланет Троттье при Монреальском университете, было опубликовано 22 октября в «The Astrophysical Journal».

«Это открытие ставит под сомнение наше понимание эволюции планетных систем», — сказала Ле Бурде. «Аккреция, продолжающаяся на этом этапе, свидетельствует о том, что белые карлики также могут удерживать около себя планетарные остатки, подвергающиеся динамическим изменениям».

Спектроскопические данные, полученные с помощью Высокоразрешающего эшельного спектрометра (HIRES) на телескопе Keck I, показали, что атмосфера белого карлика загрязнена 13 химическими элементами, что свидетельствует о наличии каменистого тела шириной не менее 200 километров, которое было оторвано гравитацией звезды.

«Это один из немногих случаев, когда мы можем увидеть прямые доказательства того, что планеты разрываются и падают на мертвую звезду», — сказал главный научный сотрудник Обсерватории Кека Джон О′Мира. «У нас не так много таких систем, где мы видим загрязненные белые карлики. Эта конкретная система имеет наибольшее количество тяжелых элементов, которые были обнаружены на сегодняшний день, что доказывает, что это была старая каменистая планета».

Богатая водородом атмосфера вокруг белых карликов обычно маскирует такие следы элементов, что делает это обнаружение особенно значимым. «Что-то явно нарушило эту систему через долгое время после смерти звезды», — сказал соавтор исследования Джон Дебес из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. «Даже через миллиарды лет все еще существует резервуар материала, способного загрязнять белый карлик».

Почему задержка?

Почти половина всех загрязненных белых карликов показывают признаки накопления тяжелых элементов, что указывает на динамические нарушения в их планетных системах. В данном случае недавнее нарушение — в течение последних нескольких миллионов лет — вероятно, привело к спиральному разрушению каменистой планеты.

«Это свидетельствует о том, что механизмы приливного разрушения и аккреции остаются активными еще долго после завершения фазы главной последовательности жизни звезды», — сказал Дебес. «Потеря массы во время эволюции звезды может дестабилизировать орбиты, влияя на планеты, кометы и астероиды».

Эта система может быть примером отсроченной нестабильности, когда взаимодействие нескольких планет постепенно дестабилизирует орбиты в течение миллиардов лет. «Это может указывать на долгосрочные динамические процессы, которые мы еще до конца не понимаем», — добавил Дебес.

Поиск внешних планет

Астрономы сейчас исследуют, что могло вызвать разрушение. Причиной могли быть планеты размером с Юпитер, которые выжили, но их трудно обнаружить из-за их удаленности от белого карлика и низких температур. Данные от космического телескопа Gaia Европейского космического агентства могут быть достаточно чувствительными, чтобы обнаружить такие планеты по их гравитационному воздействию на белый карлик.

Космический телескоп Джеймса Уэбба также может предоставить информацию, проводя инфракрасные наблюдения системы на предмет признаков внешних планет. «Будущие наблюдения могут помочь различить планетарное потрясение или гравитационный эффект звездного сближения с белым карликом», — сказал Дебес.

У звезды рядом с нами обнаружена суперземля

При помощи спектрографа HARPS и других телескопов астрономы открыли планету, вращающуюся вокруг звезды Барнарда – одиночной звезды из созвездия Змееносца, находящейся всего в 5,96 светового года от Земли. Открытая планета принадлежит к классу «суперземель» – планет, превосходящих по размеру нашу Землю, но значительно уступающих газовым гигантам вроде Юпитера. Об открытии сообщает пресс-релиз Европейской южной обсерватории. Новая планета, которую астрономы пока обозначают «звезда Барнарда b», была обнаружена в рамках проектов «Красные точки» и CARMENES, посвященных поиску каменных планет у близких к Земле звезд. Масса планеты составляет не менее 3,2 масс Земли, и она обращается вокруг материнской звезды примерно за 233 дня. Поскольку звезда Барнарда – красный карлик, она дает своей планете очень мало энергии, всего 2 % от той, что Земля получает от Солнца, хотя планета находится в 2,5 раза ближе к звезде Барнарда, чем Земля к Солнцу. Температура на поверхности этой планеты не превосходит –170 ℃. Сейчас группа ученых на Гавайях исследует эту суперземлю при помощи спектрометра HIRES. Ученые тщательно изучают звезду Барнарда, которая впятеро меньше Солнца, и ее окрестности с прицелом под возможную в будущем межзвездную миссию. С начала 2000-х проведено почти 300 измерений движения звезды.

Для поиска экзопланеты астрономы использовали эффект Допплера. Когда планета обращается вокруг звезды, ее притяжение заставляет звезду немного смещаться. Когда звезда движется от Земли, ее спектр испытывает красное смещение, то есть, длины волн в спектре немного увеличиваются, а когда звезда движется к Земле, длины волн ее излучения смещаются в короткую, голубую сторону. Астрономы используют этот эффект, чтобы измерить изменения скорости звезды, вызванные присутствием экзопланеты, для чего нужна необыкновенная точность. Приемник HARPS способен регистрировать изменения скорости звезды в 3,5 км/ч, что примерно соответствует скорости человека при ходьбе.

«Мы использовали наблюдения, выполненные с семью различными инструментами на протяжении 20 лет, получив таким образом один из самых протяженных и больших массивов данных, когда-либо использовавшихся для точных измерений лучевых скоростей, – говорит ведущий автор исследования Игнасий Рибас (Ignasi Ribas) из Института космических исследований Каталонии и Института наук о космосе Испании. – В результате объединения всех данных мы получили массив из 771 измерения – огромное количество информации!».

Суперземля — класс планет, масса которых превышает массу Земли, но значительно меньше массы газовых гигантов. Граница между суперземлями и газовыми гигантами подобными Нептуну нечеткая, и оценивается примерно в 10 масс Земли.

Астрономы обнаружили "съевшую" несколько планет звезду

Астрономы из Принстонского университета обнаружили звезду, которая поглотила несколько планет, суммарная масса которых оценивается в 15 масс Земли. О своем открытии ученые сообщили на сайте ArXiv.org. Звезда солнечного типа HD 240430, получившая неофициальное название Кронос (в честь титана из древнегреческой мифологии, который съел своих детей), входит в состав двойной звездной системы. Вместе со своим компаньоном, звездой HD 240430 или Криос (так звали брата Кроноса), она находится на удалении 350 световых лет от Земли и совершает один оборот вокруг него за 10 тысяч лет. Возраст небесных тел составляет примерно четыре миллиарда лет. Астрономы вели наблюдения с помощью космического телескопа Gaia, а также использовали спектрометр High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) в обсерватории Кека.

 Проанализировав спектр звезд, ученые заметили одну необычную особенность: Кронос содержал большое количество веществ, которые плавятся при высоких температурах (>1200 кельвинов) и часто входят в состав каменистых планет. Это магний, алюминий, кремний, железо, хром и иттрий. В то же время доля летучих молекул, к которым относятся кислород, углерод или азот, в составе звезды была относительно низкой.

Авторы работы объяснили это отличие тем, что Кронос поглотил несколько каменистых планет. Их общая масса должна составлять примерно 15 масс Земли. Исследователи отвергают идею о том, что звезда могла поглотить одного крупного газового гиганта — тогда бы количество летучих элементов было бы выше.

Ранее ученые смогли заметить процесс формирования звезды-сверхгиганта. Международная группа астрономов под руководством Катарины Джонсон из Линдского университета пронаблюдала огромный газопылевой диск, который вращается вокруг молодой звезды в созвездии Центавра. Диаметр объекта в две тысячи раз превышает расстояние от Земли до Солнца, а масса центральной звезды превышает солнечную в 25 раз. Находка может стать подтверждением гипотезы о механизме возникновения сверхмассивных звезд путем постепенного поглощения вещества быстровращающихся аккреционных дисков.