Печальный факт Вселенной в том, что все звезды умрут, в конце концов. И когда они это делают, что происходит с их детьми? Обычно прогноз для планет вокруг умирающей звезды не очень хороший, но новое исследование говорит, что некоторые из них могут выжить.
Группа астрономов более внимательно посмотрела на то, что происходит, когда звезды, такие как наше Солнце, например, становятся белыми карликами в конце своей жизни. Оказывается, более плотные планеты, такие как Земля, могут пережить это событие. Но только если они на правильном расстоянии.
Это новое исследование принадлежит астрономам из группы астрономии и астрофизики Университета Уорика. Их статья была опубликована в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества. Название: «Орбитальное расслабление и возбуждение планет, взаимодействующих с белыми карликами».
Белый карлик - это конечное состояние звезды, которая недостаточно массивна, чтобы стать нейтронной звездой. В нашем Млечном Пути около 97% звезд станут белыми карликами.
«Эта статья является одним из первых в истории исследований, посвященных изучению приливных эффектов между белыми карликами и планетами».
Доктор Дмитрий Верас, Университет Уорика.
Когда звезда истощает свое топливо и становится белым карликом, это не мягкий переход. Звезда сдувает свои внешние слои газов, и они образуют планетарную туманность. Любая орбитальная планета может быть жестоко уничтожена этим катастрофическим выбросом газа.
После этого любые выжившие тела будут подвергаться воздействию огромных приливных сил, создаваемых, когда звезда коллапсирует в свое сверхплотное состояние белого карлика. Приливные силы могут вытеснить любые орбитальные планеты на новые орбиты или даже полностью вытолкнуть их из Солнечной системы.
Усугубляет этот разрушительный сценарий смертельные рентгеновские излучения. Если некоторые из орбитальных тел будут разрушены или лишены материала, этот материал может упасть в звезду, в результате чего белый карлик испустит рентгеновские лучи. Трудно представить какую-либо жизнь, пережившую переход звезды на белого карлика, но если бы кто-то сделал это, то каким-то образом рентгеновские лучи были бы удачным ходом. В любом случае, окружение белого карлика - не самое подходящее место.
Согласно этому новому исследованию, некоторые планеты могут выжить в этой смертельной среде, если они достаточно плотные и находятся на правильном расстоянии.
Их выживание зависит от того, что точно называется «радиус разрушения». Радиус разрушения - это «расстояние от звезды, где объект, удерживаемый вместе только под действием собственной гравитации, распадется из-за приливных сил», согласно пресс-релизу. Если какие-либо планеты будут уничтожены белым карликом, это кольцо мусора сформируется в радиусе разрушения.
Исследование также показывает, что чем массивнее планета, тем меньше вероятность того, что она переживет новые приливные взаимодействия в своей солнечной системе. Менее массивная планета будет поражена теми же силами, но ее меньшая масса может позволить ей выжить.
Выживание любой данной планеты является сложным и зависит от ряда факторов, таких как ее масса и ее расположение относительно радиуса разрушения. Но это также зависит от вязкости планеты. Звезда может проглотить один тип экзопланеты, называемый экзо-Землей с низкой вязкостью, даже если они находятся в пятикратном расстоянии от центра белого карлика и радиуса его разрушения. (Энцелад является хорошим примером тела с низкой вязкостью.)
Существуют также «экзо-Земли с высокой вязкостью», которые можно легко проглотить, если они расположены на расстоянии, в два раза превышающем расстояние между центром белого карлика и радиусом его разрушения. Высоковязкая экзо-Земля - это планета с плотным ядром, полностью состоящим из более тяжелых элементов.
Ведущий автор статьи - доктор Дмитрий Верас из физического факультета Университета Уорика. Доктор Верас сказал: «Эта статья является одним из первых в истории исследований, посвященных изучению приливных эффектов между белыми карликами и планетами. Этот тип моделирования будет иметь все большее значение в предстоящие годы, когда, вероятно, будут обнаружены дополнительные скалистые тела вблизи белых карликов ».
Доктор Верас быстро указывает на пределы этого исследования. Это относится только к однородным планетам. Это означает, что планеты имеют одинаковую структуру, а не планету, подобную Земле, с несколькими слоями в структуре. Моделирование таких планет, как Земля, чрезвычайно сложно.
«Наше исследование, хотя и изощренное в нескольких отношениях, касается только однородных каменистых планет, которые по своей структуре имеют постоянную структуру», - сказал доктор Верас. «Многослойную планету, такую как Земля, было бы значительно сложнее вычислить, но мы изучаем возможность сделать это тоже».
«… Наше исследование показывает, что каменистые планеты могут переживать приливные взаимодействия с белым карликом таким образом, что планеты слегка выталкивают наружу».
Доктор Дмитрий Верас, Университет Уорика.
Исследование указывает на сложность определения безопасного расстояния от звезды белого карлика. Но всегда будет безопасное расстояние. Для скалистой, однородной планеты она должна быть в состоянии противостоять поглощению и пережить приливные силы, если она расположена на расстоянии от белого карлика «примерно одной трети расстояния между Меркурием и Солнцем», согласно исследованию.
Это исследование поможет понять, как астрономы охотятся за экзопланетами вокруг звезд белых карликов. А поскольку звезд белых карликов так много, полезность исследований гарантирована.
«Наше исследование побуждает астрономов искать скалистые планеты вблизи радиуса разрушения белого карлика, но не за его пределами», - сказал доктор. До сих пор наблюдения были сосредоточены на этой внутренней области, но наше исследование демонстрирует, что скалистые планеты могут выжить приливно-отливными. взаимодействие с белым карликом таким образом, что планеты слегка выталкивают наружу ».
Доктор Верас говорит, что их исследование также дает информацию о поиске экзопланет вокруг белых карликов путем поиска геометрической подписи экзопланеты на обломочном диске. Общеизвестно, что тела в кольце мусора или в протопланетном диске могут оставлять свои следы в кольце, сигнализируя об их присутствии удаленным наблюдателям.
«Астрономам также следует искать геометрические подписи на известных дисках для мусора. Эти подписи могут быть результатом гравитационных возмущений с планеты, которая находится за пределами радиуса разрушения », - сказал доктор.« В этих случаях диски были бы сформированы раньше из-за дробления астероидов, которые периодически приближаются и входят в радиус разрушения. белого карлика.
Благодаря появлению в ближайшие несколько лет более мощных телескопов и расширению поиска экзопланет команда разработчиков надеется, что их работа поможет охотникам за планетами успешно исследовать системы белых карликов.
