Впервые астрономы обнаружили экзопланету, орбита которой распадается вокруг эволюционировавшей или более старой родительской звезды. Пораженный мир, похоже, обречен приближаться все ближе и ближе к своей зрелой звезде, пока не столкнется и окончательно не уничтожится.

Открытие предлагает новое понимание затянувшегося процесса планетарного орбитального распада, предоставляя первый взгляд на систему на этой поздней стадии эволюции.

Смерть за звездой — это судьба, которая, как считается, ожидает многие миры и может стать последним адиосом Земли через миллиарды лет, когда наше Солнце станет старше.

«Ранее мы обнаруживали свидетельства того, что экзопланеты движутся по спирали к своим звездам, но мы никогда раньше не видели такую ​​​​планету вокруг эволюционировавшей звезды», — говорит Шреяс Виссапрагада, научный сотрудник Центра астрофизики 51 Pegasi b | Harvard & Smithsonian и ведущий автор нового исследования, описывающего результаты. «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, когда-либо наблюдаемым Кеплером. Тем не менее, потребовалось почти десятилетие, чтобы подтвердить существование планеты, и в это время объект официально вошел в каталог Кеплера как 1658-я запись.

Kepler-1658b — это так называемый горячий Юпитер, прозвище, данное экзопланетам, равным по массе и размеру Юпитеру, но находящимся на очень близких орбитах вокруг своих звезд-хозяев. Для Kepler-1658b это расстояние составляет лишь одну восьмую часть пространства между нашим Солнцем и его самой тесной планетой, Меркурием. Для горячих юпитеров и других планет, таких как Kepler-1658b, которые уже находятся очень близко к своим звездам, орбитальный распад наверняка завершится разрушением.

Измерение орбитального распада экзопланет поставило перед исследователями задачу, потому что этот процесс очень медленный и постепенный. В случае с Kepler-1658b, согласно новому исследованию, 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. Часы начались с Кеплера, а затем были подхвачены телескопом Хейла Паломарской обсерватории в Южной Калифорнии и, наконец, телескопом для исследования транзитных экзопланет, или TESS, который был запущен в 2018 году. Все три инструмента зафиксировали транзиты, термин, обозначающий, когда экзопланета пересекает лицо. звезды и вызывает очень небольшое затемнение яркости звезды. За последние 13 лет интервал между транзитами Kepler-1658b немного, но неуклонно уменьшался.

Коренной причиной орбитального распада, испытанного Kepler-1658b, являются приливы — то же явление, которое отвечает за ежедневные подъемы и опускания 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 эти приливные взаимодействия могут привести к тому, что тела будут отталкивать друг друга — в случае Земли и Луны, медленно вращающейся вовне — или внутрь, как в случае с Kepler-1658b, к его звезда.

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

Звезда развилась до точки своего звездного жизненного цикла, когда она начала расширяться, как ожидается, наше Солнце, и вступила в то, что астрономы называют субгигантской фазой. Внутренняя структура эволюционировавших звезд должна с большей готовностью приводить к рассеянию приливной энергии, забираемой с орбит планет, по сравнению с неэволюционировавшими звездами, такими как наше Солнце. Это ускоряет процесс распада орбиты, облегчая его изучение в масштабах человеческого времени.

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 эта расплавленная порода извергается на знаменитую адскую поверхность Луны, похожую на пиццу, 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, Виссапрагада и его коллеги ожидают, что телескоп обнаружит множество других случаев экзопланет, кружащихся по стокам своих звезд-хозяев.

«Теперь, когда у нас есть доказательства того, что планета вращается вокруг эволюционировавшей звезды, мы действительно 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».

Виссапрагада, который недавно присоединился к Центру астрофизики несколько месяцев назад и сейчас находится под руководством Мерседес Лопес-Моралес, надеется, что наука об экзопланетах продолжит стремительно развиваться.

«Шреяс стал долгожданным дополнением к нашей команде, работающей над описанием эволюции экзопланет и их атмосфер», — говорит Лопес-Моралес, астроном из Центра астрофизики.

«Мне не терпится увидеть, что мы все вместе обнаружим», — добавляет Виссапрагада.