Красные карлики считаются самыми распространёнными звёздами во Вселенной. Именно вокруг них сегодня обнаружено огромное количество каменистых экзопланет, а многие перспективные кандидаты на потенциально обитаемые миры находятся именно в системах таких звёзд. Однако новое исследование показало, что часть красных карликов может уничтожать собственные планеты ещё на ранних этапах развития системы.
Астрономы обнаружили несколько звёзд, которые, вероятно, поглотили каменистые миры, сопоставимые по составу с Землёй. Следы этих событий сохранились в химическом составе самих звёзд. Работа помогает лучше понять эволюцию планетных систем и показывает, что судьба многих молодых планет может быть значительно более драматичной, чем предполагалось ранее.
Красные карлики — самые многочисленные звёзды Галактики
Красные карлики относятся к классу М-звёзд. Они значительно меньше Солнца, обладают более низкой температурой поверхности и излучают гораздо меньше света.
Несмотря на скромные размеры, именно такие звёзды доминируют в Млечном Пути. По современным оценкам, они составляют большую часть звёздного населения нашей галактики. Благодаря своей малой массе красные карлики расходуют топливо чрезвычайно медленно и способны существовать сотни миллиардов или даже триллионы лет.
Поэтому именно вокруг них астрономы особенно активно ищут планеты. Среди наиболее известных примеров — система TRAPPIST-1, где вокруг одной небольшой звезды обращается сразу несколько каменистых миров.
Почему звёзды могут поглощать планеты
Когда речь заходит о звёздах, пожирающих планеты, многие представляют далёкое будущее Солнечной системы.
Через несколько миллиардов лет Солнце превратится в красный гигант и расширится настолько, что поглотит Меркурий, Венеру и, возможно, Землю. Однако новое исследование касается совершенно другого механизма.
Оказывается, некоторые звёзды могут уничтожать свои планеты ещё в молодости, задолго до начала стадии красного гиганта. Причиной становятся сложные гравитационные процессы внутри планетной системы.
Молодые планеты могут менять орбиты, сталкиваться друг с другом или постепенно приближаться к своей звезде. В результате некоторые из них оказываются слишком близко и в конечном итоге падают на поверхность светила.
Как найти следы давно исчезнувшей планеты
Увидеть момент поглощения планеты чрезвычайно сложно.
Подобные события происходят редко и занимают сравнительно короткое время по астрономическим меркам. Поэтому исследователи ищут не само событие, а его последствия.
В новом исследовании ключевую роль сыграл литий — химический элемент, который оказался своеобразной уликой космического преступления.
Загадка лития внутри красных карликов
Для красных карликов литий представляет особый интерес.
Хотя молодые звёзды формируются с определённым количеством этого элемента, внутри красных карликов он быстро разрушается. Высокие температуры в недрах звезды приводят к тому, что литий исчезает сравнительно рано в её истории.
Поэтому зрелый красный карлик обычно практически не должен содержать заметных количеств лития.
Если же литий всё-таки обнаруживается, возникает вопрос: откуда он взялся?
Именно этот вопрос заинтересовал исследователей.
Поиск необычных звёзд среди тысяч объектов
Для работы учёные использовали огромную базу спектроскопических наблюдений Gaia-ESO Survey.
Этот каталог содержит данные более чем о ста тысячах звёзд. Исследователи искали красные карлики, принадлежащие звёздным скоплениям, где можно сравнивать объекты одинакового возраста и происхождения.
Такой подход особенно важен. Если две звезды родились из одного облака газа, их первоначальный химический состав должен быть практически одинаковым.
Поэтому любые существенные различия могут указывать на необычные события в истории конкретной звезды.
Шесть подозрительных звёзд
В результате анализа были обнаружены шесть красных карликов в трёх различных звёздных скоплениях.
Все они оказались необычно богаты литием по сравнению со своими соседями аналогичного возраста и массы. При этом по остальным параметрам эти звёзды практически не отличались от остальных членов скоплений.
Исследователи пришли к выводу, что наиболее вероятным объяснением является поглощение каменистых планет.
Космический «обед» размером в несколько Земель
Модели показывают, что для появления обнаруженного количества лития звезде необходимо поглотить значительный объём твёрдого вещества.
Речь идёт примерно о массе от трёх до десяти Земель, состоящей из каменистого материала. Именно такой объём способен оставить заметный химический след в верхних слоях звезды.
Фактически исследователи считают, что наблюдают последствия разрушения целых планетных миров.
Как планета оказывается внутри звезды
Существует несколько возможных сценариев.
На ранних этапах формирования системы молодые планеты взаимодействуют с газовым диском, окружающим звезду. Это может приводить к постепенному изменению их орбит.
Кроме того, планеты способны гравитационно влиять друг на друга. Иногда такие взаимодействия становятся настолько сильными, что один из миров оказывается выброшенным из системы, а другой начинает стремительно приближаться к звезде.
В плотных звёздных скоплениях ситуацию дополнительно усложняют близкие пролёты других звёзд.
Все эти процессы могут закончиться падением планеты на поверхность светила.
Не единственное объяснение, но самое вероятное
Авторы исследования рассматривали и другие варианты.
Например, повышенное содержание лития иногда связывают с особенностями вращения звезды или её магнитной активностью. Однако в данном случае обнаруженные объекты не демонстрировали признаков быстрого вращения, которые могли бы объяснить аномалию.
Также обсуждалась возможность того, что необычный химический состав связан с особенностями формирования самих звёзд. Однако совокупность наблюдений лучше всего согласуется именно со сценарием планетного поглощения.
Поэтому исследователи считают его наиболее убедительным объяснением.
Насколько часто звёзды уничтожают свои планеты
Полученные результаты позволяют сделать первые оценки распространённости такого явления.
Согласно исследованию, признаки поглощения планет наблюдаются примерно у двух-трёх процентов молодых красных карликов.
Однако реальная частота может быть выше.
Дело в том, что литий сохраняется в атмосфере звезды ограниченное время. Если он исчезает быстрее, чем предполагают некоторые модели, то многие случаи поглощения просто остаются незаметными для наблюдателей.
Это означает, что подобные события могут быть гораздо более обычным явлением в молодой Вселенной.
Что это говорит о планетных системах
Открытие показывает, что формирование планет — чрезвычайно хаотичный процесс.
Сегодня часто создаётся впечатление, что планеты спокойно обращаются вокруг своих звёзд миллиарды лет. Однако молодые системы могут переживать длительные периоды нестабильности.
Орбиты меняются, происходят столкновения, а некоторые миры вообще исчезают.
Судьба планеты во многом зависит от сложного взаимодействия множества факторов: массы звезды, количества планет, особенностей газового диска и истории всей системы.
Последствия для поиска жизни
Результаты исследования имеют прямое отношение к астробиологии.
Красные карлики давно считаются важнейшими целями для поиска потенциально обитаемых миров. Их огромное количество означает, что значительная часть известных каменистых экзопланет находится именно возле таких звёзд.
Однако новые данные показывают, что часть планет может не доживать до зрелого возраста системы.
Если молодые красные карлики регулярно уничтожают близкие каменистые миры, это влияет на общую статистику выживания потенциально обитаемых планет.
Кроме того, сами красные карлики известны высокой активностью. Многие из них производят мощные вспышки и интенсивное излучение, которое способно воздействовать на атмосферы близких миров.
Поэтому изучение эволюции таких систем остаётся одной из ключевых задач современной планетологии.
Планеты могут исчезать ещё до того, как становятся полноценными мирами
Новое исследование подчёркивает, что планетная система — это не статичная конструкция, а динамичная среда, где на протяжении миллионов лет продолжается борьба между гравитацией, орбитальной механикой и внутренними процессами звезды.
Шесть обнаруженных красных карликов стали редким свидетельством того, что некоторые планеты не просто разрушаются или покидают свои системы, а буквально становятся частью собственной звезды. Следы этих древних событий до сих пор сохраняются в виде лития, который оказался своеобразным химическим отпечатком исчезнувших миров.
Для астрономов это не только доказательство существования планетного поглощения. Это ещё и возможность изучать судьбу экзопланет даже спустя десятки и сотни миллионов лет после их исчезновения. Каждая подобная звезда превращается в архив, сохранивший информацию о мире, который когда-то существовал рядом с ней, но в итоге оказался поглощён своим космическим хозяином.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
