Солнце сейчас находится примерно на середине своего жизненного пути, а значит, и Земля переживает свой экватор существования. Когда у звезды заканчивается запас водорода для термоядерных реакций, она начинает стремительно раздуваться, увеличиваясь в сотни раз. В этот момент все планеты, находящиеся слишком близко, оказываются обречены — их просто поглощает расширяющаяся звезда. Для нашей Солнечной системы этот апокалипсис наступит не раньше, чем через 5 миллиардов лет, но ученые уже сегодня могут наблюдать, как подобные процессы разворачиваются в других уголках Вселенной.
Используя данные космического телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), исследователи Эдвард Брайант (Edward Bryant) из Университета Уорика и Винсент Ван Эйлен (Vincent Van Eylen) из Университетского колледжа Лондона сравнили системы с молодыми звездами и теми, что уже перешли в финальные стадии эволюции. Их интересовали как звезды, так и наличие у них планет. Оказалось, что по мере старения звезды количество планет, особенно находящихся на близких орбитах, заметно сокращается.
«Планеты исчезают по мере того, как их звезды стареют», — отмечает Брайант. Это не связано с тем, что планеты изначально не формировались: химический состав и масса звезд в обеих группах практически не отличаются. Просто старые звезды становятся «голодными» и начинают поглощать своих спутников.
Гибель планет
Поглощение — не единственный способ, которым звезды уничтожают свои планеты. По мере роста звезды усиливаются приливные силы, которые вызывают ускоренное падение планет на звезду, разрушают их атмосферы и даже могут полностью разорвать планету на части. Именно этот процесс — орбитальный спад — лег в основу модели, которую Брайант и Ван Эйлен использовали для анализа гибели планет.
Астрономы изучили почти полмиллиона звезд на поздних стадиях эволюции и обнаружили среди них всего 130 планет и кандидатов в планеты с короткими орбитами. Доля звезд с такими планетами резко падает по сравнению с молодыми системами, что полностью соответствует теории о разрушительном влиянии приливных сил.
Для поиска экзопланет с помощью TESS ученые фиксируют небольшое снижение яркости звезды, когда планета проходит перед ней — этот эффект называется транзитом. Такой метод лучше всего работает для крупных планет, похожих на Юпитер, которые вращаются близко к своей звезде. Поэтому большинство обнаруженных систем не похожи на нашу Солнечную.
Сложности поиска
Изучение планет у старых звезд связано с дополнительными трудностями. Чем больше звезда, тем меньше относительный размер транзита, а значит, сигнал становится слабее и его сложнее заметить. Однако масса таких звезд часто сопоставима с солнечной, а именно этот параметр определяет сценарий их эволюции и гибели.
Астроном Сабина Рефферт (Sabine Reffert) из Гейдельбергского университета подчеркивает: впервые удалось статистически доказать, что у старых звезд планет действительно меньше. Раньше подобных данных просто не хватало. Теперь же становится ясно, как тесно связаны судьбы планет и их звезд.
Влияние металличности
Еще одна сложность — возраст звезд. Многие из них сформировались задолго до появления Солнца и содержат меньше тяжелых элементов, что астрономы называют низкой металличностью. Известно, что чем выше металличность, тем больше вероятность образования планет. Даже небольшое отличие в этом параметре может удвоить число планет в системе.
В будущем ученые планируют использовать спектроскопию для более точного измерения металличности, а также массы звезд и планет. Это позволит уточнить модели и сделать прогнозы еще точнее. Дополнительные данные ожидаются после запуска миссии Plato Европейского космического агентства, который намечен на декабрь 2026 года.
Будущее Земли
Хотя гибель Земли — вопрос отдаленного будущего, новые открытия уже сейчас позволяют по-новому взглянуть на эволюцию планетных систем. С каждым новым наблюдением астрономы приближаются к пониманию того, как именно звезды уничтожают свои планеты. Возможно, в ближайшие годы удастся зафиксировать мельчайшие изменения орбит, предвещающие неминуемую гибель мира — трагический финал для планеты, но важный шаг для науки.
Если Вы не знали, TESS — это орбитальная обсерватория NASA, запущенная в 2018 году для поиска экзопланет методом транзитов. За годы работы аппарат помог обнаружить тысячи новых миров за пределами Солнечной системы. Миссия Plato, которую готовит Европейское космическое агентство, должна значительно расширить возможности поиска и анализа экзопланет, предоставив астрономам еще более точные данные о строении и эволюции планетных систем.
