Астрономы впервые наблюдали, как звезда пожирает соседнюю планету

Наблюдения за редким звездным явлением позволяют по-новому взглянуть на взаимодействие звезд и планет.

Одно из самых интригующих явлений, которое астрономы изучают уже много лет, заключается в том, что звезды поглощают планеты, когда у них заканчивается топливо. Когда звезда приближается к концу своей жизни, она расширяется до размеров, в миллион раз превышающих ее первоначальный размер, поглощая любую материю – включая планеты – которая встречается на ее пути.

Недавно астрономы впервые наблюдали это явление. Исследование этого явления было опубликовано в журнале Nature 03.05.2023 учеными из Массачусетского технологического института, Гарвардского университета, Калтеха и других институтов.

Наблюдение процесса звездного обеда

В созвездии Аквилеи звезда, расположенная на расстоянии около 12 000 световых лет от Земли, всего за 10 дней стала ярче более чем в 100 раз, а затем быстро угасла. Ученые полагают, что эта вспышка произошла из-за того, что звезда поглотила близлежащую планету. Это первый случай прямого наблюдения звезды, поглощающей планету.

На протяжении десятилетий мы могли наблюдать “до” и “после”, – говорит ведущий автор исследования Кишалай Де, постдок Института астрофизики и космических исследований имени Кавли Массачусетского технологического института, который был свидетелем этого события. “До”, когда планеты еще вращаются по орбите очень близко к своей звезде, и “после”, когда планета уже поглощена, а звезда гигантская. То, чего нам не хватало, – это поймать звезду в процессе, когда планета подвергается этой участи в режиме реального времени”. Вот что делает это открытие действительно захватывающим”.

Исследователи считают, что погибшая планета, скорее всего, была горячей планетой размером с Юпитер, втянутой в атмосферу звезды, а затем в ее ядро.

“Мы наблюдали конечную стадию поглащения”, – сказал Де. “Однажды ночью я заметил звезду, которая ни с того ни с сего стала ярче в 100 раз в течение недели. Это не было похоже ни на одну звездную вспышку, которую я видел в своей жизни”.

Команда обнаружила это событие в мае 2020 года, но астрономам потребовался еще год, чтобы разгадать, что это могла быть за вспышка. Сначала они наблюдали за звездой с помощью прибора ZTF (Zwicky Transient Facility), который сканирует небо в поисках звезд, быстро меняющих яркость, в поисках признаков вспышек звезд.

Затем Де обратился к наблюдениям той же звезды, сделанным обсерваторией Кека на Гавайях. Телескопы Кека проводят спектроскопические измерения звездного света, которые ученые могут использовать для определения химического состава звезды.

Но то, что обнаружил Де, еще больше озадачило его. В то время как большинство бинарных звезд испускают звездный материал, такой как водород и гелий, новый источник не испускал ни того, ни другого. Вместо этого Де увидел признаки “особых молекул”, которые могут существовать только при очень низких температурах.

“Эти молекулы наблюдаются только в очень холодных звездах”, – сказал Де. “А когда звезда становится ярче, она обычно становится горячее. Поэтому низкие температуры и яркие звезды не сочетаются”.

Примерно через год после первого открытия Де и его коллеги проанализировали наблюдения той же звезды, на этот раз сделанные с помощью инфракрасной камеры в Паломарской обсерватории. Астрономы могут видеть сигналы более холодного материала в инфракрасном диапазоне, в отличие от раскаленных оптических выбросов, которые возникают при бинарах и других экстремальных звездных событиях.

“Эти инфракрасные данные заставили меня упасть со стула”, – говорит Де. “Источник был безумно ярким в ближнем инфракрасном диапазоне”.

Оказалось, что звезда продолжала выбрасывать более холодную энергию в течение следующего года после своей первоначальной горячей вспышки. Этот холодный материал, скорее всего, был газом от звезды, который выбросился в космос и сконденсировался в пыль, достаточно холодную, чтобы быть обнаруженной в инфракрасном диапазоне волн. Эти данные позволили предположить, что звезда может сливаться с другой звездой, а не становиться ярче из-за взрыва сверхновой.

При дальнейшем анализе данных и сопоставлении их с измерениями, проведенными инфракрасным космическим телескопом НАСА NEOWISE, команда пришла к гораздо более интересному выводу. На основе собранных данных они оценили общее количество энергии, выброшенной звездой с момента ее первоначальной вспышки, и обнаружили, что оно удивительно мало. Оно составляло примерно 1/1000 величины любого звездного слияния, наблюдавшегося в прошлом.

“Это означает, что то, 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 примерно 1/1000 массы Солнца. Тогда мы поняли: Это была планета, врезавшаяся в свою звезду”.

Такая же судьба ожидает Землю примерно через пять миллиардов лет, когда Солнце начнет выгорать и поглощать внутренние планеты.

“Если бы какая-то другая цивилизация наблюдала за нами с расстояния 10 000 световых лет, пока Солнце поглощало Землю, они бы увидели, как Солнце внезапно становится ярче, выбрасывая часть материала, затем вокруг него образуется пыль, после чего оно снова становится таким, каким было”, – сказал Де.