Впервые в астрономии поймали звезду, проглотившую планету

Впервые астрономы идентифицировали вспышку света, когда умирающая звезда поглощает и уничтожает один из своих орбитальных миров.

Хотя это явление уже долгое время теоретизируется, наконец, наблюдение за ним в действии поможет Астрономы выясняют, что происходит с планетной системой, когда звезда вступает в свои драматические предсмертные муки, раздуваясь в сотни раз по сравнению с первоначальным размером и поглощая все на своем пути, прежде чем выбросить свой внешний материал и схлопнуться в горячо светящийся звездный остаток. /p>

Предыдущие наблюдения зафиксировали этапы непосредственно перед и сразу после одного из таких планетарных поглощений, но это происходит впервые, всего в 12 000 световых лет от Земли. Там звезда быстро увеличила яркость в 100 раз, а затем быстро погасла, сияя избытком яркого долгоживущего инфракрасного света.

Это согласуется с моделями, описывающими то, что произойдет в конце. жизни Солнца и дает информацию, которую ученые могут использовать для построения более подробных прогнозов последних дней для нашего маленького уголка галактики Млечный Путь.

«Мы видим будущее Земли», – говорит астрофизик. Кишалай Де из Института астрофизики и космических исследований им. Кавли Массачусетского технологического института. «Если бы какая-то другая цивилизация наблюдала за нами с расстояния 10 000 световых лет, когда Солнце поглощало Землю, они бы увидели, как Солнце внезапно становится ярче, когда оно выбрасывает какой-то материал, затем образует вокруг себя пыль, прежде чем вернуться к тому, чем оно было».

Смерть такой звезды, как Солнце, — довольно дикий процесс. Наблюдения за другими звездами Млечного Пути на разных этапах их жизни показали нам, как это происходит.

По мере того, как у звезды заканчивается водородное топливо для сжигания в ее ядре, хрупкий баланс между внешним давлением синтеза и внутренним давлением гравитация начинает распутываться.

Ядро начинает сжиматься, перенося больше водорода из внешних слоев звезды к центру, концентрируясь в оболочке вокруг ядра. Из-за тепла и давления эта водородная оболочка начинает плавиться, выделяя дополнительное тепло, которое раздувает внешние слои звезды до размеров, в сотни раз превышающих первоначальный размер. Но самые внешние слои, более тонкие, чем раньше, остывают к более красному концу спектра. Это то, что известно как красный гигант.

Звезда поглотит все на пути этого расширяющегося внешнего материала. Ожидается, что здесь, в Солнечной системе, этот процесс произойдет через несколько миллиардов лет, при этом Солнце, по прогнозам, расширится до орбиты Марса, поглотив по пути Меркурий, Венеру и Землю.

Де и его коллеги не отправились на поиски умирающей звезды, пожирающей свои планеты. Скорее, Де просматривал данные, собранные Zwicky Transient Facility, изучающей небо в оптическом и инфракрасном диапазонах, в поисках двойных звезд на таких близких орбитах, что одна из них высасывает материал из другой — процесс, который создает вспышки света.

На самом деле они обнаружили совсем другое.

«Однажды ночью я заметил звезду, которая за неделю стала ярче в 100 раз, причем из ниоткуда», Де говорит. «Это не было похоже ни на одну звездную вспышку, которую я видел в своей жизни».

При более внимательном рассмотрении с использованием данных оптической и инфракрасной обсерватории Кека для изучения химического состава объекта обнаружилось больше странностей. На звезде были обнаружены признаки элементов, таких как оксид титана и оксид ванадия, что больше соответствует прохладной среде, а не горячему водороду и гелию, которые вы ожидаете от звезд, меняющих плазму.

Дальнейшие наблюдения с помощью инфракрасного Palomar Обсерватория это подтвердила. Что бы ни происходило со вспышкой, названной ZTF SLRN-2020, это была не двойная звезда, а это означало, что вспышка должна была быть чем-то другим.

Просмотр научной литературы показал, что путь свет расцветал, умирал и задерживался, поскольку холодный материал, светящийся в инфракрасном диапазоне, соответствовал типу взрыва, известного как красная новая, результат столкновения двойной звезды.

Но энергия, которую он производил, была намного, намного меньше чем вы ожидаете от красной новой звезды; на самом деле около тысячной части энергии. И это был последний фрагмент головоломки.

«Это означает, что все, что слилось со звездой, должно быть в 1000 раз меньше, чем любая другая звезда, которую мы видели», — говорит Де. «И это счастливое совпадение, что масса Юпитера составляет около 1/1000 массы Солнца. Именно тогда мы поняли: это была планета, врезавшаяся в свою звезду».

Согласно анализу команды. , планета имела бы максимальную массу примерно в 10 раз больше массы Юпитера, будучи поглощенной и падающей на ядро ​​​​расширяющегося красного гиганта.

Когда звезда поглотила планету, ее расширяющаяся внешняя оболочка продолжала остывать, образуя пылевое облако вокруг звезды, которое дало долговременную инфракрасную сигнатуру, наблюдаемую Паломарской обсерваторией.

Это, по словам исследователей, представляет собой «недостающее звено» в нашем понимании эволюции планетных систем. Они назвали такое событие «субсветящейся красной новой» и считают, что ZTF SLRN-2020 может помочь нам понять влияние планетарного поглощения на яркость, химический состав и скорость вращения звезд поздних стадий.

По их оценкам, полусветящиеся красные новые появляются от 0,1 до нескольких раз в год. Теперь, когда мы знаем, как они могут выглядеть, мы можем найти гораздо больше.

«В течение десятилетий мы могли видеть до и после», — говорит Де. «Раньше, когда планеты еще вращались очень близко к своей звезде, и после, когда планета уже была поглощена, а звезда гигантская. эту судьбу в режиме реального времени. Вот что делает это открытие действительно захватывающим».

Исследование опубликовано в Nature.