Телескоп Gemini South дав змогу зафіксувати перші прямі докази того, що зоря, яка колись давно була схожа на Сонце, поглинула екзопланету.
Астрономи за допомогою телескопа Gemini South («Близнюк-Південь») у Чилі, яким керує NOIRLab NSF, спостерігали перші докази того, як сонцеподібна зоря, що доживає віку, поглинає екзопланету. Прояв цієї події можна було побачити як довгий та низькоенергетичний спалах зорі — яскравий сигнал від планети, що ковзає поверхнею зірки. Цей процес, якого ніколи раніше не бачили, може вказувати на остаточну долю Землі, коли Сонце підійде до кінця свого життя приблизно через п’ять мільярдів років.
Вивчаючи велику кількість зір на різних етапах їхньої еволюції, астрономи змогли зрозуміти життєвий цикл таких об’єктів і те, як вони взаємодіють зі своїми планетними системами, коли старіють. Це дослідження підтверджує: коли схожа на Сонце зоря наближається до кінця свого життя, вона розширюється в 100—1000 разів від свого початкового розміру. Тому зрештою вона поглинає внутрішні планети системи. За оцінками, такі події в межах Молочного Шляху відбуваються лише кілька разів на рік. Хоча виконані раніше спостереження підтверджували наслідки поглинання планет (але то були поглинання у далекому минулому), астрономи ще жодного разу не спостерігали такої події «наживо».
Завдяки можливостям системи адаптивної оптики (Gemini South Adaptive Optics Imager, GSAOI), якою оснащений «Близнюк-Південь» — один з двох телескопів Міжнародної обсерваторії Gemini (нею управляє NOIRLab NSF), астрономи виявили перші прямі докази того, що зоря на завершальному етапі еволюції розширюється, щоб поглинути одну зі своїх планети. Докази цієї події науковці знайшли в показовому «довгому та низькоенергетичному» спалаху зорі в Молочному Шляху. Вона лежить від Землі на відстані приблизно 13 000 світлових років. Ця подія поглинання планети зорею, що розпухла, ймовірно, показує остаточну долю Меркурія, Венери та Землі, коли Сонце почне свої передсмертні зміни приблизно через п’ять мільярдів років.
«Ці спостереження відкривають новий шлях для пошуку і вивчення мільярдів зір в Молочному Шляху, які вже поглинули свої планети», — сказав Райан Лау (Ryan Lau), астроном NOIRLab і співавтор дослідження. Його результати оприлюднив журнал Nature.
Астрономи за допомогою телескопа Gemini South у Чилі, яким керує NOIRLab NSF, помітили перші переконливі докази того, як сонцеподібна зоря, що доживає віку, поглинає екзопланету. Протягом більшої частини свого життя сонцеподібна зоря перетворює водень у гелій в своєму гарячому щільному ядрі. Це дозволяє їй утримувати нищівну вагу своїх зовнішніх шарів. Коли водень в ядрі закінчується, зоря починає перетворювати гелій у вуглець, а реакція синтезу водню зміщується до зовнішніх шарів зорі. Це спричиняє розширення зорі. Схожа на Сонце зірка перетворюється на червоного гіганта. Однак така трансформація є поганою новиною для будь-яких внутрішніх планет (близьких до зорі — Ред.) системи. Коли зірка врешті-решт розшириться, щоб поглинути одну зі своїх планет, їх взаємодія спровокує разючий спалах енергії та викид речовини. Цей процес також загальмує орбітальну швидкість планети, що змусить її зануритися в надра зорі. Авторські права на зображення: Міжнародна обсерваторія Джеміні/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld. Фото з сайту https://noirlab.edu.
Протягом більшої частини свого життя сонцеподібна зоря перетворює водень у гелій в своєму гарячому щільному ядрі. Це дозволяє їй утримувати нищівну вагу своїх зовнішніх шарів. Коли водень в ядрі закінчується, зоря починає перетворювати гелій у вуглець, а реакція синтезу водню зміщується до зовнішніх шарів зорі. Це спричиняє розширення зорі. Схожа на Сонце зірка перетворюється на червоного гіганта.
Однак така трансформація є поганою новиною для будь-яких внутрішніх планет (близьких до зорі — Ред.) системи. Коли зірка врешті-решт розшириться, щоб поглинути одну зі своїх планет, їх взаємодія спровокує разючий спалах енергії та викид речовини. Цей процес також загальмує орбітальну швидкість планети, змусивши її зануритися в надра зорі.
Перші натяки на цю подію науковці виявили на оптичних зображеннях, отриманих за допомогою інструменту фіксації швидкоплинних процесів Цвікі (ZwickyTransientFacility). Архівні дані від космічного телескопа NASA Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE), що здатний вдивлятися в запилене середовище у пошуках спалахів та інших швидкоплинних явищ, підтвердили подію поглинання, названу ZTF SLRN-2020. «Виконаний нашою науковою групою повторний аналіз інфрачервоних мап всього неба від NEOWISE є прикладом того, що ці архівні дані мають величезний потенціал для пошуку нового», — сказав астроном NOIRLab Аарон Мейснер (Aaron Meisner), ще один співавтор статті.
Відрізнити спалах, спричинений поглинанням планети, від інших типів спалахів, таких як події типу сонячних спалахів і викиди корональної маси, важко. Це вимагає спостережень з високою роздільною здатністю, щоб точно визначити місце спалаху, і довготривалих вимірювань його яскравості без впливу від сусідніх зір. «Близнюк-Південь» дав змогу отримати ці важливі дані завдяки можливостям своєї адаптивної оптики.
«Gemini South далі розширює наше розуміння Всесвіту, і ці нові спостереження підтверджують прогнози щодо майбутнього нашої власної планети», — сказав директор програми NSF Gemini Observatory Мартін Стілл (Martin Still). «Це відкриття є гарним прикладом досягнень, які ми можемо мати, поєднуючи роботу телескопа світового рівня та передову наукову співпрацю».
«Завдяки цим новим революційним оптичним та інфрачервоним дослідженням ми тепер спостерігаємо, як такі події відбуваються в реальному часі в нашому Молочному Шляху — це свідчення нашого майже однозначного майбутнього як планети», — сказав Кішалай Де (Kishalay De), астроном з Массачусетського технологічного інституту і головний автор статті.
Спалах від поглинання тривав приблизно 100 днів, і характеристики його кривої блиску, а також викинута речовина дали астрономам уявлення про масу планети та зорі, яка її поглинула. Викинута речовина складалася з водню (його маса становила приблизно 33 мас Землі) та пилу (приблизно 0,33 маси Землі). «Це матеріал для утворення зір і планет, який з’являється і потрапляє в міжзоряне середовище завдяки тому, що зоря з’їла планету», — сказав Лау. На основі цього аналізу наукова група обчислила, що маса зорі-попередниці приблизно в 0,8—1,5 разів більша, ніж Сонце, а поглинена планета була в 1—10 разів більша за Юпітер.
Тепер, коли вперше ідентифіковано ознаки поглинання планети, астрономи покращили показники, які вони можуть використовувати для пошуку схожих подій, що відбуваються в інших місцях у космосі. Це буде особливо важливо, коли в 2025 році запрацює обсерваторія Віри Рубін (Vera C. Rubin Observatory). Наприклад, спостережувані ефекти хімічного забруднення на зорі, що залишилася, якщо їх побачити в інших місцях, можуть натякати на те, що відбулося поглинання. Інтерпретація цієї події також свідчить про відсутню ланку в нашому розумінні еволюції та остаточної долі планетних систем, зокрема нашої.
«Я вважаю, в цих результатах є щось досить примітне, що говорить про швидкоплинність нашого існування», — сказав Лау. «Після мільярдів років, які охоплюють тривалість життя Сонячної системи, наші кінцеві стадії, ймовірно, закінчаться останнім спалахом, який триватиме лише кілька місяців».
За інф. з сайту https://noirlab.edu підготував Іван Крячко
