Gdy gwiazdy takie jak nasze Słońce zbliżają się do końca swojego cyklu życia, przechodzą transformacyjne podróże, które znacząco wpływają na krążące wokół nich planety. Nowe badania oparte na danych z teleskopu kosmicznego TESS należącego do NASA dostarczają przekonujących dowodów na to, że te starzejące się gwiazdy aktywnie niszczą pobliskie planety – jest to zjawisko, które wcześniej przewidywano, ale obecnie jest bezpośrednio obserwowane.
Ewolucja gwiazd i ich planet
Gwiazdy spędzają większość swojego istnienia w stabilnej fazie zwanej „ciągiem głównym”, gdzie wodór przekształca się w hel w ich jądrach. Kiedy jednak w gwieździe zabraknie wodoru, zaczyna ona ewoluować. W przypadku gwiazd o masie podobnej do naszego Słońca przejście to obejmuje ekspansję do czerwonego olbrzyma, fazę charakteryzującą się znacznym wzrostem rozmiaru i ochłodzeniem powierzchni. Ta ekspansja stwarza poważne zagrożenie dla planet znajdujących się na bliskich orbitach, ponieważ mogą zostać wchłonięte przez rosnącą otoczkę gwiazdową.
Szukaj znikających planet
Astronomowie Edward Bryant i Vincent Van Uylenn skupili się na 22 456 941 gwiazdach, które niedawno weszły w sekwencję post-główną. Wykorzystali algorytm komputerowy do analizy tych gwiazd pod kątem małych spadków jasności, które wskazują na planetę przechodzącą przed gwiazdą, co jest techniką znaną jako metoda tranzytu. Badacze skupili się szczególnie na planetach-olbrzymach o krótkich okresach orbitalnych – planetach, które krążą w ciągu 12 dni lub krócej.
Ich analiza ujawniła istnienie 130 planet i kandydatów na planety krążących wokół tych gwiazd, w tym 33 wcześniej nieznane. Co ważne, odkryli, że pobliskie planety-olbrzymy są znacznie mniej powszechne wokół gwiazd, które rozszerzyły się i znacznie ostygły, stając się czerwonymi olbrzymami, co wskazuje, że wiele z nich zostało już zniszczonych.
Niszczycielska siła interakcji pływowych
Zniszczenie tych planet jest prawdopodobnie spowodowane „walką grawitacyjną” znaną jako interakcja pływowa. W miarę ewolucji i rozszerzania się gwiazdy wzrasta siła przyciągania grawitacyjnego wywieranego przez pobliską planetę. Tak jak Księżyc wpływa na pływy na Ziemi, grawitacja planety przyciąga gwiazdę, a gwiazda jednocześnie przyciąga planetę. Ta wzajemna grawitacja spowalnia orbitę planety i powoduje, że porusza się ona spiralnie w kierunku gwiazdy. Ostatecznie planeta albo rozpada się, albo bezpośrednio wpada do gwiazdy.
„To mocny dowód na to, że gdy gwiazdy oddalają się od ciągu głównego, mogą szybko spowodować wirowanie i zniszczenie planet” – powiedział dr Bryant, astronom z University College London i University of Warwick. Naukowcy byli zaskoczeni wydajnością, z jaką gwiazdy te wydają się pożerać pobliskie planety.
Konsekwencje dla naszego Układu Słonecznego
Wyniki mają szersze implikacje dla naszego Układu Słonecznego. Za około pięć miliardów lat nasze Słońce również zamieni się w czerwonego olbrzyma. Badanie to sugeruje, że los planet wewnętrznych – w tym Ziemi – jest daleki od pewności.
„Ziemia jest z pewnością bezpieczniejsza niż planety-olbrzymy objęte naszym badaniem, które znajdują się znacznie bliżej swojej gwiazdy” – wyjaśnia dr Van Eylenn. Astronomowie ostrzegają jednak, że ich badania objęły jedynie wczesne etapy fazy czerwonego olbrzyma, która trwa tylko od jednego do dwóch milionów lat. „Słońce ma jeszcze długą drogę do przebycia w ewolucji”. Chociaż sama Ziemia może przetrwać fazę czerwonego olbrzyma Słońca, warunki na Ziemi prawdopodobnie staną się niezdatne do zamieszkania.
Badanie, opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, dostarcza ważnych informacji na temat dynamicznej relacji między starzejącymi się gwiazdami a ich planetami i podkreśla niepewną pozycję planet w pobliżu gwiazd ewoluujących.
