Астрономи стали свідками події, яка може статися із Землею через кілька мільярдів років

Астрономи отримали переконливі докази того, що сонцеподібна зірка при своїй смерті поглинула екзопланету. Цей небачений раніше процес може передвіщати кінцеву долю Землі, коли наше власне Сонце наблизиться до кінця свого життя приблизно через п′ять мільярдів років.

Про відкриття розповіли в Асоціації університетів для досліджень у галузі астрономії, передають OstanniPodii.com.

Вивчаючи незліченні зорі на різних етапах їхньої еволюції, астрономи змогли скласти уявлення про життєвий цикл зірок і про те, як у міру старіння вони взаємодіють з планетними системами, що їх оточують. Це дослідження підтверджує, що коли сонцеподібна зоря наближається до кінця свого життєвого циклу, вона збільшується у 100-1000 разів від свого початкового розміру, зрештою поглинаючи внутрішні планети системи. За оцінками, по всьому Чумацькому Шляху такі події відбуваються лише кілька разів на рік. Хоча минулі спостереження підтвердили наслідки поглинання планет, досі астрономи ніколи не ловили їх у дії.

За допомогою потужності "Формувача зображень з адаптивною оптикою на Джеміні-Південь" (GSAOI), встановленого на одній з половин Міжнародної обсерваторії Джеміні, астрономи спостерігали перший прямий доказ того, що зоря при смерті розширюється й поглинає одну зі своїх планет.

Докази цієї події були виявлені в характерному "довгому й низькоенергетичному" спалаху від зірки в Чумацькому Шляху на відстані близько 12 000 світлових років від Землі, біля сузір′я Орел. Ця подія -- поглинання планети зіркою, що розрослася, -- ймовірно, віщує кінцеву долю Меркурія, Венери й Землі, коли наше Сонце почне свій смертельний період приблизно через 5 мільярдів років.

"Ці спостереження дають змогу по-новому поглянути на пошук і вивчення мільярдів зірок у нашому Чумацькому Шляху, які вже поглинули свої планети", - каже Раян Лау, астроном Національної лабораторії оптико-інфрачервоної астрономії (NOIRLab), який є співавтором цього дослідження, опублікованого в журналі Nature.

Більшу частину свого життя сонцеподібна зоря перетворює водень на гелій у своєму гарячому та щільному ядрі шляхом термоядерного синтезу, що дозволяє зірці відштовхуватися від нищівної ваги її зовнішніх шарів. Коли водень у ядрі закінчується, зоря починає переплавляти гелій на вуглець, і синтез водню переходить у зовнішні шари зірки, спричиняючи їхнє розширення, що перетворює сонцеподібну зірку на червоного гіганта.

Однак таке перетворення -- це погана новина для будь-яких планет внутрішньої системи. Коли поверхня зірки врешті-решт розшириться та поглине одну з її планет, їхня взаємодія викличе видовищний викид енергії та матеріалу. Цей процес також загальмує орбітальну швидкість планети, внаслідок чого вона зануриться в зірку.

В уяві художника приречена планета, що ковзає по поверхні своєї зірки. Credits: K. Miller/R. Hurt (Caltech/IPAC)

Перші натяки на цю подію були виявлені завдяки оптичним зображенням, отриманим за допомогою Установки транзієнтів Цвіккі. Архівні інфрачервоні знімки, отримані за допомогою Широкосмугового інфрачервоного дослідника близькоземних об′єктів (NEOWISE) НАСА, здатного зазирнути в запорошене середовище у пошуках спалахів та інших перехідних явищ, підтвердили подію поглинання, названу ZTF SLRN-2020.

"Проведений нашою командою повторний аналіз інфрачервоних карт усього неба, отриманих за допомогою NEOWISE, є прикладом величезного потенціалу архівних наборів даних спостережень", - сказав ще один співавтор статті, астроном NOIRLab Аарон Майснер.

Джеміні-Південь надав ці важливі дані завдяки своїм можливостям адаптивної оптики.

"Джеміні-Південь продовжує розширювати наше розуміння Всесвіту, і ці нові спостереження підтверджують прогнози майбутнього нашої власної планети", - сказав директор програми Обсерваторія Джеміні Національного наукового фонду Мартін Стілл. "Це відкриття -- чудовий приклад того, які подвиги ми можемо здійснити, об′єднавши роботу телескопа світового класу та передове наукове співробітництво".

"Завдяки новим революційним оптичним та інфрачервоним дослідженням ми можемо спостерігати, як подібні події відбуваються в реальному часі в нашому Чумацькому Шляху, що свідчить про наше майже впевнене майбутнє як планети", - сказав Кішалай Де, астроном з Массачусетського технологічного інституту та провідний автор статті.

Спалах від поглинання тривав близько 100 днів, і характеристики його кривої блиску, а також викинутого матеріалу дали астрономам уявлення про масу зірки та її поглиненої планети. Викинутий матеріал складався з водню масою близько 33 земних мас і пилу масою близько 0,33 земних мас. "Завдяки зірці, що поглинула планету, це більша кількість матеріалу повторного використання для утворення зірок і планет, або який був відригнутий у міжзоряне середовище", - сказав Лау. На основі цього аналізу команда оцінила, що зірка-прародителька приблизно у 0,8-1,5 раза перевищує масу нашого Сонця, а поглинена планета у 1-10 разів перевищує масу Юпітера.

Зліва направо. Планета обертається навколо зірки, яка перебуває на кінцевій стадії свого життя. У міру розширення зірки, вона починає взаємодіяти з планетою. Зрештою, зоря розростається так, що поглинає свою планету, спричиняючи викид, який може бути виявлений на Землі. Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld

Тепер, коли ознаки поглинання планети вперше ідентифіковані, астрономи отримали поліпшені метрики, які вони можуть використовувати для пошуку подібних подій, що відбуваються в інших частинах космосу. Це буде особливо важливо, коли у 2025 році почне роботу обсерваторія Віри Рубін. Наприклад, спостережувані ефекти хімічного забруднення на залишку зірки, коли їх також видно в інших місцях, можуть натякати на те, що відбулося поглинання. Інтерпретація цієї події також дає змогу знайти відсутню ланку в нашому розумінні еволюції та кінцевої долі планетарних систем, включно з нашою власною.

"Я думаю, що в цих результатах є щось вельми примітне, що говорить про швидкоплинність нашого існування", - каже Лау. "Після мільярдів років, які триває життя нашої Сонячної системи, наші власні кінцеві стадії, найімовірніше, завершаться фінальним спалахом, який триватиме лише кілька місяців".

.