Почти треть звезд, похожих на Солнце, могли поглотить планеты, похожие на Землю

Звездные братья и сестры и неожиданные металлические диспропорции

Звезды, рожденные в одном и том же гигантском молекулярном облаке (ГМО), часто называют звездами-родственниками. Несмотря на происхождение из одной и той же среды, их металличность — элементы тяжелее гелия — обычно должна быть очень похожей. Однако недавние исследования показали ярко выраженные различия в металличности некоторых звезд-близнецов. Исследователи полагают, что объяснением этих различий может быть поглощение каменистых планет.

Виновники: Ультракороткопериодические планеты

Новое исследование, проведенное под руководством Кристофера Э. О’Коннора из Северо-Западного университета и Донга Лая из Корнельского университета, посвящено планетам с ультракоротким периодом (УКОП). Эти планеты, зачастую менее чем в два раза превышающие размер Земли, обращаются вокруг своих звезд за считанные часы. Из-за своей чрезвычайной близости эти планеты подвергаются интенсивному воздействию звездного излучения, что приводит к расплавлению их поверхности и делает их главными кандидатами на поглощение звездами.

Планеты USP встречаются редко — всего около 0,5% звезд, похожих на Солнце. Тем не менее, они могут представлять собой значительный источник металлического «загрязнения» в звездах. По оценкам исследователей, от 3 до 30 % звезд-совместителей поглотили каменистые планеты массой от одной до десяти масс Земли.

Как происходит поглощение планет

К поглощению планет может привести несколько механизмов. В исследовании выделены три основных сценария:

1. Миграция с низким эксцентриситетом: Планеты постепенно закручиваются в спираль под действием приливных сил и в конце концов поглощаются своей звездой-хозяином.
2. Миграция с высоким эксцентриситетом: Гравитационное взаимодействие выводит планету на высокоэллиптическую орбиту, которая затем сходит на круговую траекторию вблизи звезды.
3. Миграция под влиянием наклона: Соседняя планета влияет на орбиту УСП, заставляя его мигрировать внутрь, пока он не будет поглощен.

Модели исследователей предполагают, что сценарий миграции с низким эксцентриситетом является наиболее вероятным объяснением, поскольку он согласуется с наблюдаемыми случаями USP и металлического загрязнения.

Взгляд в звездную историю

Исследование также проливает свет на хронологию этих событий. Согласно модели, большинство планет USP поглощаются в период от 100 миллионов до 1 миллиарда лет после своего формирования. Этот процесс может оставить после себя химические следы, которые можно обнаружить в атмосферах звезд. Однако эти металлические следы могут со временем исчезать по мере того, как тяжелые элементы опускаются в недра звезды, что позволяет предположить, что многие загрязненные звезды могут оставаться незамеченными.

Оговорки и открытые вопросы

Хотя данное исследование предлагает убедительные доказательства связи УСП со звездным загрязнением, остается несколько неопределенностей:

• Угасание признаков: Со временем металлическое загрязнение становится менее заметным, что может привести к недооценке количества звезд, поглотивших планеты.
• Сильное рассеяние планет: Столкновения и гравитационные взаимодействия между планетами также могут привести к их поглощению, хотя и с меньшей скоростью.
• Горячие юпитеры: эти массивные газовые гиганты, вращающиеся вблизи своих звезд, также могут вносить свой вклад в загрязнение. Однако их водородно-гелиевый состав может разбавить металлическую сигнатуру, что усложнит обнаружение.

Большая картина

Это исследование является частью более широкой деятельности по разгадке хаотических процессов, формирующих планетарные системы. Выявляя загрязненные звезды и изучая их химические профили, астрономы получают представление о жизненном цикле планет и среде, в которой они формируются. Полученные результаты также позволяют по-новому взглянуть на изучение экзопланетных систем и их эволюции.

Авторы приходят к выводу, что загрязненные звезды, подобные Солнцу, скорее всего, являются носителями компактных многопланетных систем, что открывает захватывающие перспективы для будущих исследований. Они также подчеркивают необходимость дальнейшего изучения горячих юпитеров и других механизмов, которые могут способствовать загрязнению звезд.

Эти новые открытия ставят под сомнение существующие модели формирования планетарных систем и подчеркивают сложность взаимодействий между звездами и планетами на различных стадиях их эволюции. Понимание того, как планеты поглощаются звездами, может помочь астрономам не только в исследовании своего происхождения, но и в предсказании будущих конфигураций экзопланетных систем.

Более того, результаты исследования поднимают важные вопросы о возможности существования обитаемых миров вокруг звезд с поглощенными планетами. Узнавая больше о химическом составе звёзд, ученые могут определить, какие элементы и соединения присутствуют, и, как следствие, какие условия могут существовать для развития жизни.

Ключевым аспектом следующего этапа исследований станет разработка более совершенных технологий для анализа атмосфер звезд, что позволит детально изучить их химические следы. Это также приведет к улучшению наших знаний о природе и эволюции планетных систем, а также о том, как различные механизмы загрязнения могут влиять на их динамику и стабильность.

Таким образом, данное исследование открывает новую страницу в астрономии и подчеркивает важность интеграции наблюдений и теоретических моделей для лучшего понимания сложных взаимодействий в космосе.