Астрономы: смерть звезды еще не означает смерть всех планет на ее орбите
Маленькие, выносливые планеты, заполненные плотными элементами, имеют больше шансов избежать того, что их раздавят и поглотят в тот момент, когда их ведущая звезда умрет, — об этом сообщают последние исследования ученых из Университета Уорика. Новая работа опубликована в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества».
Астрофизики из Warwick Astronomy and Astrophysics Group смоделировали шансы разрушения различных планет приливными силами, когда их звезды-хозяева станут белыми карликами, и определили наиболее значимые факторы, которые решают, избежат ли они разрушения или нет.
Их «руководство по выживанию» для экзопланет может помочь астрономам найти потенциальные экзопланеты вокруг звезд белых карликов, так как для их поиска разрабатывается новое поколение еще более мощных телескопов.
Большинство звезд, таких как наше Солнце, со временем израсходуют топливо, сократятся и станут белыми карликами. Некоторые орбитальные тела, которые не были разрушены в водовороте, созданном тем, что звезда взрывает свои внешние слои, будут подвергаться изменениям приливных сил. Это происходит потому, что звезда коллапсирует и становится сверхплотной. Гравитационные силы, действующие на любые орбитальные планеты, будут интенсивными и потенциально могут вывести их на новые орбиты, даже вытолкнув некоторые из них дальше в их солнечные системы.
Моделируя влияние изменения гравитации белого карлика на вращающиеся скалистые тела, исследователи определили наиболее вероятные факторы, которые заставят планету двигаться в пределах «радиуса разрушения» звезды; расстояние от звезды, где объект, удерживаемый вместе только под действием собственной силы тяжести, распадется из-за приливных сил. В радиусе разрушения образуется диск из мусора с разрушенных планет.
Не смотря на то, что выживание планеты зависит от многих факторов, модели показывают, что чем массивнее планета, тем больше вероятность того, что она будет разрушена приливными взаимодействиями.
Но разрушение может и не произойти, если основывать модель только на массе и, отчасти зависит от вязкости, меры устойчивости к деформации. Так, например, экзо-Земли с низкой вязкостью легко проглатываются, даже если они находятся на расстоянии в пять раз превышающем расстояние между центром белого карлика и его радиусом разрушения. Луна Сатурна Энцелад, которую часто называют «грязным снежным комом», — хороший пример однородной планеты с очень низкой вязкостью.
Экзоземли с высокой вязкостью легко проглатываются, только если они находятся на расстоянии, в два раза превышающем расстояние между центром белого карлика и радиусом его разрушения. Эти планеты будут полностью состоять из плотного ядра более тяжелых элементов, схожего по составу с планетой «тяжелого металла», обнаруженной недавно другой группой астрономов Уорикского университета. Эта планета избежала поглощения, потому что она такая же маленькая, как астероид.
Доктор Дмитрий Верас из физического факультета Университета Уорика отметил: «Этот документ является одним из первых в истории специализированных исследований, посвященных исследованию приливных эффектов между белыми карликами и планетами. Этот тип моделирования будет иметь все большее значение в предстоящие годы, когда астрономы будут находить скалистые тела рядом с белыми карликами. Наше исследование, хотя и является изощренным в некотором роде, касается только однородных каменистых планет, которые по своей структуре одинаковы во всем мире. Многослойная планета, такая как Земля, была бы значительно более сложной для вычисления, однако мы также исследуем возможность сделать и это»».
Расстояние от звезды, как и масса планеты, имеет сильную корреляцию с выживанием или поглощением. Всегда будет безопасное расстояние от звезды, и это безопасное расстояние зависит от многих параметров. В целом, скалистая однородная планета, которая находится в месте от белого карлика, который находится на расстоянии менее трети расстояния между Меркурием и Солнцем, гарантированно не будет поглощена приливными силами.
«Наше исследование побуждает астрономов искать скалистые планеты не только вблизи радиуса разрушения белого карлика, но и за его пределами. До сих пор наблюдения были сосредоточены на этой внутренней области, но наше исследование демонстрирует, что скалистые планеты могут выжить приливные взаимодействия с белым карликом, в результате чего оказываются вытолкнутыми из его сферы влияния. Астрономам также следует искать геометрические сигнатуры на известных звездных дисках. Эти сигнатуры могут быть результатом гравитационных возмущений с планеты, находящейся за пределами радиуса разрушения. В этих случаях диски могут быть образованы раньше в результате дробления астероидов, которые периодически приближаются и входят в радиус поражения белого карлика».
