Как някои планети могат да преживеят смъртта на своите звезди

Концепцията на художника за планетата да бъде унищожена от гравитационни сили от умиращата си звезда, която се превръща в бяло джудже. Някои планети обаче биха могли да избягат от тази съдба, според ново проучване от Университета на Уорик. Изображение чрез CfA / Марк А. Гарлик.

Когато звезда умира, коя от нейните планети има най-голям шанс да оцелее? Оказва се, че най-малките и най-плътни скални светове биха били най-вероятни да избегнат една смазваща, огнена съдба. Това беше заключението на ново проучване на астрофизиците от Университета в Уоруик във Великобритания, които публикуваха своите открития в рецензираните месечни известия на Кралското астрономическо общество на 1 май 2019 г.

Учените описват изследванията си като „наръчник за оцеляване на екзопланети“, който очертава как различните видове планети биха достигнали, когато звездата им умира и се превърне първо в червен гигант, а след това в бяло джудже, горещото изгоряло ядро ​​на някога -активна звезда. Достатъчно масивни звезди в крайна сметка ще избухнат като свръхнови, взривявайки външните си слоеве в космоса. Както може да се очаква, много планети ще бъдат унищожени по време на прехода от обикновена звезда към бяло джудже, но някои биха могли да избягат от своята гибел, в зависимост от различни фактори. Според водещия автор на новото проучване Димитри Верас:

Документът е едно от първите в историята специализирани проучвания, изследващи приливите и отливите (гравитационни ефекти) между белите джуджета и планетите. Този тип моделиране ще има все по-голямо значение в следващите години, когато е вероятно да бъдат открити допълнителни скални тела в близост до бели джуджета.

Така че кои планети е най-вероятно да бъдат заличени?

Концепцията на художника за пръстен за прах, заобикалящ бяла звезда-джудже, всичко останало от планета, което е разкъсано от приливни (гравитационни) сили по време на катаклизматичната смърт на звездата. Изображение чрез Университета на Уоруик / Марк А. Гарлик.

Според изчисленията на тези астрономи, най-уязвимите планети биха били тези, които се преместват в радиуса на унищожаване на звездата - разстоянието от звездата, където обект, държан заедно само от собствената си гравитация, може да се разпадне поради приливни сили. Силите на приливите са гравитационни сили; те протягат тяло към и от центъра на масата на друго тяло. Разпънете достатъчно планета и целият свят ще се разпадне. Планетите в орбита около звезда биха станали обект на изместване на приливни сили, когато звездата се срине до стадия на бялото джудже и в крайна сметка се превръща в изключително плътна реликва на бившето си аз. Тези сили също могат да преместват планети в изцяло нови орбити, като някои се придърпват по-близо до звездата, но други се изтласкват навън.

По-масивните планети имат по-голям шанс да бъдат унищожени от по-малко масивните, установиха тези астрономи. Въпреки това, за по-малките планети ключов фактор изглежда вискозитетът: лекотата или устойчивостта на потока в телесния грим на планетата. Луната на Сатурн Енцелад - със своя подземен океан и външна ледена кора - е пример за по-малко тяло с нисък вискозитет. Новото проучване показва, че дори планетите с нисък вискозитет с размер на Земята лесно биха могли да бъдат погълнати от умиращата звезда.

Екзоземните с висок вискозитет, с плътни ядра, са различна история. Те биха имали по-голям шанс за оцеляване, тъй като щяха да бъдат потънали от звездата, само ако пребивават на разстояния в рамките на два пъти разстоянието между центъра на бялото джудже и радиуса му на унищожаване. Но тези видове планети са по-трудни за изчисляване на потенциала за оцеляване. Както Верас обясни:

Нашето проучване, макар и усъвършенствано в няколко аспекта, третира само хомогенни скални планети, които са последователни в своята структура през цялото време. Многослойна планета, като Земята, би била значително по-сложна за изчисляване, но проучваме възможността да го направим също.

Новото проучване показва, че малките, скалисти и плътни екзопланети биха били най-вероятните да преживеят смъртта на своята звезда. Изображение чрез NASA / ESA / Z. Налог (STScI).

Така че масата на една планета и нейното разстояние от звездата са решаващи фактори дали тя може да преживее насилствения преход на звезда към бяло джудже. Но винаги има и безопасно разстояние. Най-общо казано, плътна, камениста и хомогенна планета, която пребивава на място от бялото джудже, което е на повече от една трета от разстоянието между Меркурий и Слънцето, гарантирано е да се избегне поглъщане от приливни сили, когато звездата се срине.

Знаейки какви видове планети биха могли да оцелеят и техните вероятни местоположения, може да помогне на астрономите да търсят планети, които все още съществуват около белите звезди джуджета. Както Верас каза:

Нашето изследване подтиква астрономите да търсят скалисти планети, близки до - но непосредствено извън - радиуса на унищожаване на бялото джудже. Досега наблюденията бяха съсредоточени върху този вътрешен регион, но нашето проучване показва, че скалистите планети могат да преживеят приливни взаимодействия с бялото джудже по начин, който изтласква леко планетите навън.

Интересно е, че първите открити екзопланети, открити около орбита на пулсар, още по-екстремен тип мъртва звезда, наречена неутронна звезда (срутеното ядро ​​на звезда, претърпяла експлозия на свръхнова). Три екзопланети бяха открити около орбита на пулсар PSR B1257 + 12 (по-рано наречен PSR 1257 + 12) през 1992 г. и 1994 г. и бяха наречени PSR 1257 + 12 A, B, и C. Астрономите бяха изненадани, тъй като по това време беше само мислех, че звездите на главната последователност могат да бъдат домакини на планети.

Сравнение на размера между Земята и добре познатата звезда от бяло джудже Сириус Б. Макар и толкова малка, масата й е 98 процента от тази на нашето слънце! Изображение чрез ESA / NASA.

PSR B1257 + 12 е вид неутронна звезда, с период на въртене 6, 22 милисекунди (9 650 об / мин). Тя е с приблизителна маса от 1, 4 милиона Земи, но е много малка, само около шест мили (10 км). Той се образува, когато бяло джудже се трансформира в бързо въртяща се неутронна звезда по време на процеса на две бели джуджета, които се сливат едно с друго. Пулсарските планети изглежда са много по-редки от белите планети джуджета, като само четири са потвърдени досега.

Намирането и изучаването на повече екзопланети, които все още орбитат бели звезди джудже, също ще помогнат на учените да разберат по-добре какво вероятно ще се случи със Земята милиарди години от сега, когато нашето собствено слънце достигне края на живота си и се трансформира в бяло джудже. Друго свързано скорошно проучване, също от Университета на Уоруик, предостави първите доказателства, че белите звезди джудже в крайна сметка кристализират, превръщайки се в кристално бели джуджета. Това включва и нашето собствено слънце, след като се превърне в бяло джудже, на около 10 милиарда години от сега.

Долен ред: Учените вече имат по-добра представа за това кои видове планети са най-склонни да преживеят смъртта на приемащата си звезда, тъй като тя се кондензира в бяло джудже. Всичко се свежда до предимно маса и разстояние, а новото изследване също дава улики за това каква съдба очаква нашата собствена Земя, след като собственото ни слънце умре.

Източник: Орбитална релаксация и възбуждане на планети, прилично взаимодействащи с бели джуджета

Чрез Университета на Уоруик