Обнаружена инопланетная планета, приближающаяся к гибели вокруг стареющей звезды

Смерть звезды - это судьба, которая ожидает многие миры и может стать окончательным прощанием Земли через миллиарды лет по мере старения нашего Солнца.

«Ранее мы обнаруживали свидетельства того, что экзопланеты движутся по спирали к звездам, но никогда раньше не видели такую планету вокруг эволюционировавшей звезды», — говорит Шреяс Виссапрагада, научный сотрудник Центра астрофизики Смитсоновской астрофизической обсерватории и ведущий автор нового исследования. «Теория предсказывает, что эволюционировавшие звезды очень эффективно поглощают энергию с орбит своих планет, и теперь мы можем проверить эти теории наблюдениями».

Злополучная экзопланета получила обозначение Kepler-1658b. Как следует из названия, астрономы открыли экзопланету с помощью космического телескопа Кеплер — новаторской миссии по поиску планет, которая была запущена в 2009 году. Как ни странно, мир был самым первым новым кандидатом в экзопланеты из наблюдаемых Кеплером. Тем не менее, потребовалось почти десятилетие, чтобы подтвердить существование планеты, и за это время объект официально вошел в каталог Кеплера как 1658-я запись.

Kepler-1658b — это «горячий Юпитер» (экзопланета, равная по массе и размеру Юпитеру, но находящаяся на очень близкой орбите вокруг звезды). Для Kepler-1658b это расстояние составляет лишь одну восьмую часть пространства между Солнцем и Меркурием. Для горячих Юпитеров и других планет, таких как Kepler-1658b, которые уже находятся очень близко к звездам, орбитальный распад наверняка завершится разрушением.

Измерение орбитального распада экзопланет представляет собой сложную задачу для исследователей, поскольку этот процесс происходит очень медленно и постепенно. В случае с Kepler-1658b, его орбитальный период уменьшается с незначительной скоростью около 131 миллисекунды (тысячные доли секунды) в год, а более короткая орбита указывает на то, что планета приблизилась к своей звезде.

Обнаружение этого снижения потребовало нескольких лет тщательного наблюдения. Наблюдения начались с Кеплера, затем их подхватил телескоп Хейла Паломарской обсерватории в Южной Калифорнии и, наконец, телескоп TESS, запущенный в 2018 году. Все три инструмента зафиксировали транзиты - когда экзопланета пересекает звезду и вызывает очень небольшое затемнение яркости. За последние 13 лет интервал между транзитами Kepler-1658b ненамного, но неуклонно уменьшается.

Главной причиной орбитального распада Kepler-1658b являются приливы — то же явление, которое отвечает за ежедневные повышения и понижения уровня земных океанов. Приливы генерируются гравитационным взаимодействием между двумя вращающимися телами, например, между нашим миром и Луной или Kepler-1658b и ее звездой. Гравитация тел искажает формы друг друга, и когда тела реагируют на эти изменения, высвобождается энергия. В зависимости от расстояний между вовлеченными телами, их размеров и скорости вращения приливные взаимодействия могут привести к тому, что тела будут отталкивать друг друга (как в случае с Землей и медленно вращающейся наружу Луной - или втягиваться внутрь, как в случае с Kepler-1658b в направлении звезды).

Исследователи еще многого не понимают в этой динамике, особенно в сценариях звезд-планет. Соответственно, дальнейшее изучение системы Kepler-1658 должно оказаться поучительным.

Результаты также помогают объяснить внутреннюю странность Kepler-1658b, которая кажется ярче и горячее, чем ожидалось. Команда говорит, что приливные взаимодействия, сокращающие орбиту планеты, могут также вырабатывать дополнительную энергию внутри самой планеты.

Виссапрагада указывает на аналогичную ситуацию со спутником Юпитера Ио, самым вулканическим телом в Солнечной системе. Гравитационное притяжение Юпитера на Ио плавит внутренности планеты. Затем расплавленная порода извергается на знаменитую адскую поверхность луны, состоящую из желтых сернистых отложений и свежей красной лавы.

Объединение дополнительных наблюдений Kepler-1658b должно пролить больше света на взаимодействие небесных тел. И поскольку TESS планирует продолжать тщательное изучение тысяч ближайших звезд, ученые ожидают, что телескоп обнаружит множество других случаев экзопланет, кружащихся навстречу своим звездам.

«Теперь, когда у нас есть доказательства того, что планета вращается вокруг эволюционировавшей звезды, мы можем начать совершенствовать наши модели физики приливов», — говорит Виссапрагада. «Система Kepler-1658 может служить небесной лабораторией на долгие годы, и, если повезет, скоро таких лабораторий станет намного больше».

Результаты были опубликованы в понедельник в The Astrophysical Journal Letters.