Содержание
Далёкое будущее нашей Солнечной системы / Хабр
Если привести историю Вселенной с момента Большого взрыва и до сегодняшнего дня к масштабу «одного вселенского года», как бы тогда выглядело наше будущее?
Чтобы полюбить что-либо, необходимо представить, что вы можете это потерять.
— Г. К. Честертон
Один из самых интересных связанных со Вселенной фактов состоит в том, что несмотря на небольшой срок наблюдений, всего несколько сотен лет, люди, изучавшие основные компоненты и силы, составляющие нас и остальную Вселенную, смогли точно разобраться в ней.
Законы природы почти полностью поняты. Мы знаем, что возраст нашей Вселенной составляет примерно 13,8 миллиардов лет, несмотря на то, что длительность наших наблюдений варьировалась от нескольких долей секунды до нескольких лет. Наши исследования законов природы позволяют нам заглянуть в отдалённую историю Вселенной и понять, какой она была 13,8 миллиардов лет назад, и как она пришла к такому состоянию.
Это тем более впечатляюще, если мы перейдём на логарифмическое мышление. В отдалённом прошлом Вселенной, когда ей было всего 380 000 лет, было ещё слишком горячо для того, чтобы могли сформироваться нейтральные атомы. Это мы видим в остаточном свечении Большого взрыва – в реликтовом излучении! Это было в то время, когда возраст Вселенной составлял 0,0028% от сегодняшнего, или 1/36 300 долю сегодняшнего возраста.
Мы можем экстраполировать и дальше, в то время, когда во Вселенной появились первые ядра атомов, когда нам было всего 200 секунд от роду, или 4 × 10-16 текущего возраста. А ещё раньше было так горячо, что пары материя/антиматерия рождались спонтанно, когда возраст Вселенной составлял 10-18 от её текущего возраста, и ещё дальше, когда все частицы, создаваемые нами в ускорителях, включая бозон Хиггса, часто встречались во Вселенной, на максимально доступных для нашего научного понимания энергиях, в возрасте 10-28 от её текущего,
Недавно я сделал картинку, показывающую важные события в истории не только на логарифмической шкале, но и на сжатой линейной шкале: как выглядела бы наша история, если вместо 13,81 млрд лет сжать её до календарного года.
Результат оказался потрясающим и очень хорошо демонстрирует временные перспективы, которые мы можем оценить.
Некоторые события со шкалы:
• 1 января в 0:14 испускается реликтовое излучение, и формируются первые нейтральные атомы
• 3 января появляются первые звёзды
• 13 января испускает свет самая далёкая из видимых нами галактик
• 14 февраля начинают формироваться крупномасштабные структуры
• 6 марта появляются первые сформировавшиеся галактические скопления
• 3 сентября формируются Солнце и протопланетный диск
• 21 сентября на Земле появляются первые формы жизни
• 12 октября погибает Марс, теряя атмосферу
• 2 декабря на Земле появляются первые организмы, размножающиеся половым путём
• 30 декабря в 6:25 утра происходит последнее Великое вымирание, включающее и динозавров
• 31 декабря в 23:53 появляются первые люди
• 31 декабря в 23:59:59 люди выходят в космос
Но эта картинка рассказывает только о прошедшей истории.
А что насчёт нашего будущего? Как сказал известный физик Нильс Бор, очень сложно делать предсказания, особенно касающиеся будущего.
Могу сказать, что ничего особенно приятного нас не ждёт. Лично я проживу примерно до 00:00:00.1 1 января «второго Вселенского года». Известные нам созвездия будут более-менее узнаваемыми до 0:02, а через несколько минут начнётся следующий ледниковый период.
Но это всё происходит так быстро из-за очень сильного сжатия временной шкалы. Зачем отвлекаться на такие мелкомасштабные события, если мы можем думать по-крупному? Наши законы физики позволяют нам проводить экстраполяцию не только в прошлое, но и в будущее. И мы можем начать с крупнейшего по угловому размеру объекта в нашем ночном небе: галактики Андромеды.
Как столкнутся Млечный путь и Андромеда
Через 3-5 миллиардов лет галактика Андромеда (и, очень возможно, меньшая галактика Треугольника) сольются с Млечным путём, что приведёт к кардинальному изменению структуры нашей галактики и ночного неба.
Сейчас она находится в 2,5 миллиона световых лет от нас, но движется к нам со скоростью в 43 км/с, и, судя по лучшим симуляциям первое столкновение и взрывное формирование звёзд (4-й кадр на изображении вверху) случится через 3,8 млрд лет – или 10 апреля «второго Вселенского года». Закончится оно через 5,5 миллиардов лет, то есть 25 мая.
Из-за гравитации локальная группа галактик в результате сольётся с нами, но из-за тёмной энергии все остальные галактики и скопления – не связанные с нами сегодня – убегут от нас и покинут наблюдаемую часть Вселенной через миллиарды или сотни миллиардов лет.
Но, ни ускоренное расширение Вселенной, ни столкновение галактик не повлияют на нашу Солнечную систему. Кстати, вы знаете, сколько звёзд, скорее всего, столкнутся друг с другом из-за слияния двух крупнейших галактик нашей локальной группы? Всего шесть штук, из триллиона! Так что лучше мы сфокусируемся на нашем уголке космоса в Солнечной системе и посмотрим, что будет происходить конкретно у нас.
Солнце будет разогреваться с возрастом и вскипятит океаны примерно через 1-2 миллиарда лет – то есть 8 февраля 2 года, плюс-минус 2 недели – и уничтожит жизнь на Земле. Через 5-7 миллиардов лет в ядре Солнца закончится горючее, из-за чего оно превратится в красного гиганта, поглотив Меркурий и Венеру. Это случится 8 июня, плюс-минус месяц. Из-за особенностей звёздной эволюции система Земля/Луна будет выброшена наружу, и мы будем избавлены от судьбы наших внутренних соседей.
После сжигания оставшегося ядерного горючего – в основном, гелия – Солнце отбросит верхние слои, из-за чего появится планетарная туманность, а его ядро сожмётся и превратится в белого карлика. Такова судьба почти всех звёзд в нашей Вселенной. Но планеты всё так же будут вращаться вокруг холодного и тусклого звёздного трупа, и этот процесс завершится через 9,5 млрд лет, или 8 сентября 2 года.
Всё это время Земля продолжит вращаться вокруг Солнца, а Луна – притягиваться к Земле. Именно из-за этого и существует вращательный момент – из-за воздействия внешней силы на вращающийся объект.
В результате Луна отдалится от Земли, одновременно замедляя скорость её вращения. Замедление будет трудно заметить – продолжительность дня уменьшается всего на 1,4 миллисекунды за сто лет. Но время у нас есть.
И после 50 миллиардов лет период обращения Луны составит уже 47 дней (по сравнению с сегодняшними 27,3), а наш 24-часовой день тоже замедлится, и станет равным 47 сегодняшним дням. В этот момент Земля и Луна будут приливно связаны друг с другом, то есть будут сохранять то же самое положение в небе друг у друга. Это произойдёт 14 августа «5-го вселенского года».
Белые карлики, в конце концов, станут чёрными, остыв и излучив всю энергию. Это займёт очень много времени: порядка 1016 лет по моим прикидкам, или примерно в миллион раз дольше текущего возраста Вселенной. Все их атомы будут на своих местах, просто их температура будет чуть выше, чем абсолютный ноль. В это время ночное небо будет чёрным, поскольку все звёзды нашей локальной группы выгорят. Это случится примерно в 724 000 вселенском году!
Примерно так будет выглядеть небо.
Да, очень тёмным.
Галактика превратится в довольно жестокое место. Звёзды крайне малы по сравнению с расстояниями между ними – существует лишь 0,1% шанс того, что звезда типа Солнца на протяжении своего существования столкнётся с другой звездой. Но между нами, Андромедой и другими членами локальной группы существует порядка триллиона звёзд и звёздных останков. В этом хаосе типичная звёздная система может существовать очень долго без столкновений с чем-либо, но время у нас есть.
После примерно 1021 лет чёрный карлик в центре Солнечной системы столкнётся с ещё одним чёрным карликом, что приведёт к появлению сверхновой типа Ia, и уничтожит остатки Солнечной системы. Это случится примерно в 100-миллиардном вселенском году – что во вселенских годах уже больше, чем сегодняшний возраст Вселенной в земных годах!
По крайней мере, это может случиться. Это может быть концом жизненного пути многих звёзд нашей локальной группы, но не всех. Ведь существует ещё один процесс, который, по моим подсчётам, более вероятен в нашем случае – это гравитационный выброс звезды из локальной группы, известный, как «резкая разрядка» [violent relaxation].
В присутствии множества тел на хаотичных орбитах иногда одно из них резко покидает орбиту, а остальные оказываются связанными ещё более сильно.
Это периодически происходит в шаровых скоплениях и объясняет как их компактность, так и большое число отдельно живущих голубых звёзд – или старых звёзд, объединившихся в группу – в ядре этих древних реликтов!
Если нас выбросит, что тогда? Будут ли оставшиеся планеты вращаться вокруг мёртвой звезды в центре Солнечной системы вечно?
Если это случится, то у Вселенной будет достаточно времени, чтобы решить, что делать с нашей системой. И мы бы оставались в таком состоянии вечно, если бы не это ужасное гравитационное излучение!
Наши орбиты будут очень медленно уменьшаться со временем. Это может занять очень долго, порядка 10150 лет, но в итоге Земля, и все планеты, уменьшат свои орбиты и по спирали упадут на центральную массу Солнечной системы. В это время разница между обычными годами и вселенскими годами будет уже не принципиальной – просто отнимите 10 от степени, и получите 10140 вселенских лет.
Ещё больше времени, 10200 лет, если не больше, заняло бы спиральное падение последних нескольких звёзд локальной группы на центральную массу, оставшуюся от слияния Млечного пути и Андромеды. Но эта возможность меня уже не волнует.
Ведь этого не произойдёт! Поскольку находящаяся там чёрная дыра уже испарится благодаря излучению Хокинга! Оно устранит даже самые сверхмассивные чёрные дыры во Вселенной всего за 10100 лет, а чёрные дыры солнечной массы – за 1067 лет. Так что, если не существует иных механизмов разрушения, это самые большие временные промежутки, на которых может сохраниться то, что напоминает звёзды, галактики, чёрные дыры и солнечные системы.
Вот такое оно, далёкое будущее нашей Солнечной системы, основанное на известных нам сегодня законах физики!
Астрономы своими глазами увидели будущее Солнечной системы
Елизавета
Приставка
Новостной редактор
Астрономы нашли планетную систему, которая очень похожа на то, что в будущем произойдет с нашей Солнечной системой, когда Солнце начнет затухать.
Читайте «Хайтек» в
Авторы новой работы с помощью обсерватории У. М. Кека нашли систему, которая состоит из планеты, похожей на Юпитер, вращающейся вокруг белого карлика, напоминающего Солнце.
В новой статье исследователи рассказывают об открытии первой известной экзопланеты, которая пережила смерть своей звезды без изменения ее орбиты. Новая экзопланета похожа на Юпитер как по массе, так и по орбитальному разделению.
Это подтверждает, что планеты, которые вращаются на достаточно большом расстоянии от звезды, могут продолжать существовать после ее смерти. Учитывая, что эта система является аналогом нашей собственной Солнечной системы, то Юпитер и Сатурн, вероятнее всего, переживут период, когда Солнце станет красным гигантом.
Джошуа Блэкман, аспирант астрономии в университете Тасмании в Австралии
Рано или поздно наше Солнце превратится в белый карлик — это то, чем становятся звезды после того, как умирают. На последних стадиях жизненного цикла звезда сжигает весь водород в ядре и превращается в красную гигантскую звезду. Подобный процесс увеличивает яркость звезды и приводит к колоссальному расширению ее оболочки. Не все ближайшие планеты переживают этот процесс.
Когда Солнце в конечном итоге станет красным гигантом, его жар достигнет сегодняшней орбиты Земли. Это означает, что Солнце, вероятно, поглотит Меркурий, Венеру и Землю.
Пройдет еще несколько миллионов лет. Красный гигант начнет остывать и в итоге станет белым карликом.
Авторы новой работы нашли именно такую систему, где звезда стала белым карликом, а ближайшая выжившая экзопланета напоминает Юпитер.
Теперь астрономы подтвердили свою информацию о том, какие планеты, скорее всего, переживут смерть Солнца.
Читать далее
Археологи объяснили, почему древний бетон до сих пор сохранился и крепче современного
Посмотрите на цифровое искусство, которое сделали на основе анализа книг Айзека Азимова
Генетики нашли у мумии из Швейцарии трех живущих сегодня родственников
Что будет с нашей Солнечной системой в будущем?
Все хорошее когда-нибудь заканчивается, даже звезды. В конце концов, все звезды, включая Солнце, умрут, и Вселенная навсегда станет черной.
На данный момент Солнце способно существовать, постоянно перерабатывая водород в гелий. Этот процесс, называемый ядерным синтезом, создает достаточное внешнее давление, чтобы противостоять безжалостной силе гравитации, пытающейся свернуть Солнце в небытие.
В настоящее время Солнце получает 600 миллионов тонн водорода каждую секунду, и наступит время, когда водорода не останется для сжигания.
- Ответы на самые важные вопросы о Солнце
Корональные выбросы массы, полученные Солнечной динамической обсерваторией НАСА в июне 2013 года. Фото: NASA/SDO
у Солнца осталось топлива примерно на 5 миллиардов лет.
Как только водород будет исчерпан, гравитация победит, и ядро Солнца начнет коллапсировать.
Поскольку солнечный материал теперь значительно более сжат, температура в ядре поднимется до ошеломляющих 100 миллионов градусов.
Это сопоставимо с 15 миллионами градусов, которые вы сейчас там найдете. Между тем давление здесь, на Земле, превысит атмосферное давление более чем в триллион раз.
Такие сумасшедшие температуры и давления означают, что гелий становится ингредиентом, а не продуктом, и он спрессовывается в углерод и кислород.
Каждую секунду Солнце проходит через гелий, эквивалентный 10 земным массам.
Это «горение гелия» происходит гораздо быстрее, чем предыдущая фаза медленного и устойчивого горения водорода.
Хрупкое равновесие внутри Солнца теперь нарушено в другую сторону. Внешнее давление настолько велико, что превосходит гравитацию, и Солнце начинает раздуваться до красного гиганта.
Звезда, похожая на наше Солнце, превращается в красного гиганта и поглощает вращающиеся вокруг него планеты. Предоставлено: Stocktrek Images/Tomasz Dabrowski/Getty Images
В конечном итоге он раздуется и поглотит Меркурий и Венеру, а также может поглотить Землю.
После последней агонии Солнце увидит, как оно выбросит свои внешние слои в космос, как змея, сбрасывающая кожу.
Астрономы называют красивые, светящиеся и вложенные друг в друга газовые оболочки, которые создают планетарную туманность.
В его центре расположится белый карлик — шар из углерода и кислорода размером с Землю. Действительно, это все, что останется от когда-то могущественного ядра Солнца.
Переживут ли планеты расширение Солнца?
Художественное представление белого карлика. Предоставлено: 7activestudio / Getty Images
В течение десятилетий астрономы задавались вопросом об истинном влиянии смерти солнцеподобной звезды на ее систему планет и лун, в частности, могут ли какие-либо планеты пережить натиск.
Теперь, благодаря прорывному открытию, у нас наконец появилась идея.
Группа под руководством Джошуа Блэкмана из Университета Тасмании, Австралия, обнаружила экзопланету, похожую на Юпитер, вращающуюся вокруг белого карлика недалеко от центра нашей Галактики Млечный Путь.
«Обнаруженная нами система — это проблеск возможного будущего Солнечной системы», — говорит Блэкман.
В то время как умирающее Солнце, скорее всего, уничтожит планеты земной группы, внешние планеты вполне могут выжить.
«Впервые обнаружена одна из этих планет на орбите, подобной Юпитеру», — говорит он.
Художественное представление похожей на Юпитер экзопланеты, вращающейся вокруг белого карлика.
Авторы и права: Обсерватория В. М. Кека/Адам Макаренко
Блэкман сделал это важное открытие, используя технику, называемую «гравитационным микролинзированием».
«Гравитация белого карлика и его планеты-компаньона действует как увеличительное стекло», — говорит Блэкман.
|Он преломляет свет от более далекой звезды и делает его ярче для наблюдателей здесь, на Земле.»
Однако для этого должно быть почти идеальное выравнивание между «линзой» на переднем плане и звездой на заднем плане.
По словам Блэкмана, шансы на правильное мировоззрение «один на миллион».
Итак, чтобы увеличить свои шансы увидеть его, они посмотрели на центр Млечного Пути, где звезды более плотно сбиваются друг с другом.
Наблюдайте достаточное количество фоновых звезд, и редкое выравнивание становится почти гарантированным.
Инфографика НАСА, показывающая, как можно обнаружить экзопланету с помощью микролинзирования. Авторы и права: НАСА, ЕКА и К. Саху (STScI)
Это уникальный способ поиска инопланетных миров, потому что два основных метода основаны на наблюдении за изменениями в свете родительской звезды.
Либо звезда тускнеет, когда перед ней появляется призрак планеты, либо мы видим изменения в звездном свете, вызванные раскачиванием звезды из-за гравитационного притяжения невидимой планеты.
Устранение необходимости видеть свет звезды открывает двери для поиска более странных и удивительных миров, подобных тем, что вращаются вокруг мертвых звезд.
На самом деле команда вообще не искала планеты вокруг мертвых звезд. Вместо этого они искали миры, вращающиеся вокруг обычных звезд в расцвете сил.
Это конкретное событие микролинзирования было замечено еще в 2010 году, и недавно Блэкман повторно проанализировал данные.
Величина линзирования предполагает, что масса звезды составляет от 15 до 93% массы нашего Солнца.
Затем Блэкман воспользовался обсерваторией Кека на Гавайях, чтобы рассмотреть поближе, но был шокирован: там нечего было видеть.
Линза сообщила им, что там находится объект массой небольшой звезды, но он кажется невидимым.
«Мы были озадачены и потратили немало лет, пытаясь объяснить несоответствие между нашими ожиданиями и тем, что мы наблюдали», — говорит Блэкман.
«В конце концов мы выяснили, что причина, по которой мы не видим звезду, в том, что она слишком тусклая, чтобы ее увидеть.»
Они смогли исключить другие мертвые звезды, такие как черные дыры и нейтронные звезды.
«Должно быть, это белый карлик», — говорит Блэкман.
Белый карлик усиливал свет фоновой звезды, но этот свет искажался присутствием буксируемой планеты.
Степень деформации сказала Блэкману, насколько массивна планета.
Эта конкретная планета на 40% массивнее Юпитера и вращается вокруг белого карлика примерно в два раза ближе, чем Юпитер обращается вокруг Солнца.
По словам Блэкмана, такая близость означала, что вопрос в том, переживет ли планета смерть своей звезды, был неизбежен.
«Ему нужно было всего лишь немного приблизиться к своей родительской звезде, чтобы он разрушился во время гигантской фазы звезды», — говорит он.
«Но планета выжила, потому что находилась на достаточно большой орбите».
«Это очень захватывающее открытие», — говорит Тея Козакис из Технического университета Дании.
«Поскольку известно так мало известных планетных систем вокруг белых карликов, каждая планета дает так много информации», — говорит она.
Римский телескоп Нэнси Грейс
Римский телескоп Нэнси Грейс будет использовать микролинзирование для поиска экзопланет. Предоставлено: НАСА
Возможно, нам не придется слишком долго ждать, пока откроются шлюзы и появятся новые открытия, подобные этому.
Римский телескоп Нэнси Грейс, который должен быть запущен в 2027 году, сможет непосредственно отображать планеты-гиганты вокруг белых карликов близко к центру нашего Млечного Пути.
Впервые у нас будет более полная перепись этих космических выживших, и мы начнем узнавать гораздо больше о будущем нашей собственной Солнечной системы.
В частности, мы узнаем, являются ли планеты, подобные этой, немногими счастливчиками, или планеты, подобные Юпитеру, обычно переживают гаснущую звезду.
Козакис говорит, что существование этих устойчивых газовых гигантов является интересной идеей, потому что гибель их звезд может превратить их спутники в потенциально обитаемые миры.
Астрономы часто говорят о «обитаемой зоне» — области вокруг звезды, где температура как раз подходит для существования жидкой воды. Расширяющаяся умирающая звезда сдвинет эту область значительно дальше.
В нашей Солнечной системе, например, у Юпитера и Сатурна есть ледяные спутники, такие как Европа и Энцелад.
Вид на южный полюс Энцелада. Трещины вдоль линейных впадин Луны, известные как ее «тигровые полосы», испускают ледяные частицы, водяной пар и органические соединения с поверхности Луны. (Источник: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Институт космических наук)
На самом деле, по словам Козакиса, примерно 99,9% воды Солнечной системы находится за пределами планет земной группы.
«Во время фазы красного гиганта повышенная яркость родительской звезды может растопить ледяные оболочки этих замерзших водных миров, обнажив лежащие под ними океаны жидкой воды», — говорит она.
Это может дать нашим потомкам отсрочку казни. «Любые формы жизни, которые все еще будут существовать через пять миллиардов лет, скорее всего, будут иметь больше шансов на выживание, если переместятся на один из спутников Юпитера», — говорит Блэкман.
Вид на Европу с космического корабля НАСА «Галилео». Обратите внимание на светлый лед, огромные трещины и темные пятна, которые, вероятно, содержат как лед, так и грязь.
«Белые карлики сначала очень горячие, а затем со временем остывают из-за отсутствия внутреннего источника тепла», — говорит Козакис.
«Это означает, что традиционная обитаемая зона со временем будет медленно двигаться внутрь к белому карлику.»
В конце концов, вам нужно быть в сто раз ближе к белому карлику, чем сейчас Земля к Солнцу, чтобы согреться.
Необычайно горячий белый карлик может ослабить это ограничение, но тогда он также будет излучать огромное количество радиации, с которой жизнь будет бороться.
В конце концов, если вы не планируете покинуть Солнечную систему, смерть нашей звезды неизбежна.
Всему приходит конец, поэтому лучше наслаждаться вещами, пока они длятся.
Первоначально эта статья была опубликована в выпуске журнала BBC Sky at Night Magazine за июнь 2022 года .
Хрустальный шар в будущее нашей Солнечной системы
Художественное изображение недавно открытой экзопланеты, похожей на Юпитер, вращающейся вокруг белого карлика или мертвой звезды. Эта система является свидетельством того, что планеты могут пережить взрывную фазу красных гигантов своей звезды-хозяина, и является самой первой подтвержденной планетной системой, которая служит аналогом судьбы Солнца и Юпитера в нашей собственной Солнечной системе. Предоставлено: Обсерватория В. М. Кека/Адам Макаренко.
900:02 Астрономы обнаружили самую первую подтвержденную планетарную систему, которая напоминает ожидаемую судьбу нашей Солнечной системы, когда Солнце достигнет конца своей жизни примерно через пять миллиардов лет.
Исследователи обнаружили систему с помощью обсерватории В. М. Кека на острове Маунакеа на Гавайях; она состоит из похожей на Юпитер планеты с юпитерианской орбитой, вращающейся вокруг белого карлика, расположенного недалеко от центра нашей галактики Млечный Путь.
«Эти данные подтверждают, что планеты, вращающиеся на достаточно большом расстоянии, могут продолжать существовать после смерти своей звезды», — говорит Джошуа Блэкман, исследователь астрономии из Университета Тасмании в Австралии и ведущий автор исследования. «Учитывая, что эта система является аналогом нашей Солнечной системы, можно предположить, что Юпитер и Сатурн могут пережить фазу красного гиганта Солнца, когда у него закончится ядерное топливо и оно самоуничтожится».
Исследование опубликовано в сегодняшнем номере журнала Nature .
«Будущее Земли может быть не таким радужным, потому что она намного ближе к Солнцу», — говорит соавтор Дэвид Беннетт, старший научный сотрудник Университета Мэриленда и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
«Если бы человечество захотело переместиться на спутник Юпитера или Сатурна до того, как Солнце поджарит Землю во время своей фазы красного сверхгиганта, мы бы все еще оставались на орбите вокруг Солнца, хотя мы не могли бы полагаться на солнечное тепло, поскольку белым карликом очень долго».
Художественный рендеринг звезды главной последовательности, превращающейся в красного гиганта, когда она сжигает остатки своего водородного топлива, а затем коллапсирует в белого карлика. То, что осталось, — это горячее плотное ядро размером примерно с Землю и примерно половиной массы Солнца. Газовый гигант, похожий на Юпитер, вращается на расстоянии, переживая взрывную трансформацию. Предоставлено: Обсерватория В. М. Кека/Адам Макаренко
Белый карлик — это то, чем становятся звезды главной последовательности, такие как наше Солнце, когда умирают. На последних стадиях звездного жизненного цикла звезда сжигает весь водород в своем ядре и раздувается, превращаясь в красную гигантскую звезду.
Затем он коллапсирует сам в себя, сжимаясь в белого карлика, от которого остается только горячее плотное ядро, обычно размером с Землю и вдвое менее массивное, чем Солнце. Поскольку эти компактные звездные тела малы и больше не имеют ядерного топлива, чтобы ярко излучать, белые карлики очень тусклые и их трудно обнаружить.
Изображения высокого разрешения в ближнем инфракрасном диапазоне, полученные с помощью системы адаптивной оптики лазерной направляющей звезды Обсерватории Кека в сочетании с ее камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRC2), показывают, что недавно открытый белый карлик составляет около 60 процентов массы Солнца, а его выжившая экзопланета представляет собой гигантский газовый мир, который примерно на 40 процентов массивнее Юпитера.
Художественный рендеринг умирающей звезды последовательности с вращающейся планетой. Звезда находится в фазе красного гиганта, когда она сжигает остатки своего ядерного топлива, прежде чем схлопнуться сама по себе и сформировать меньший, более тусклый белый карлик.
Предоставлено: Обсерватория В. М. Кека/Адам Макаренко.
Команда обнаружила планету с помощью метода, называемого гравитационным микролинзированием, которое происходит, когда звезда, близкая к Земле, на мгновение выравнивается с более далекой звездой. Это создает явление, при котором гравитация звезды на переднем плане действует как линза и увеличивает свет от звезды на заднем плане. Если есть планета, вращающаяся вокруг ближайшей звезды, она временно искажает усиленный свет, когда планета проносится мимо.
Как ни странно, когда команда попыталась найти звезду-хозяина планеты, они неожиданно обнаружили, что свет звезды недостаточно ярок, чтобы быть обычной звездой главной последовательности. Данные также исключали возможность существования коричневого карлика в качестве хозяина.
«Мы также смогли исключить возможность существования нейтронной звезды или черной дыры. Это означает, что планета вращается вокруг мертвой звезды, белого карлика», — говорит соавтор Жан-Филипп Болье, профессор Уоррена.
заведующий кафедрой астрофизики в Университете Тасмании и директор по исследованиям CNRS в Парижском институте астрофизики. «Это дает представление о том, как будет выглядеть наша Солнечная система после исчезновения Земли, вырванной из-за катастрофической кончины нашего Солнца».
Художественная визуализация Юпитера и его белого карлика. Если люди доживут до гибели Солнца, они теоретически смогут перебраться на луну Юпитера и безопасно остаться на орбите. Однако они не могли полагаться на уменьшение тепла от звездного трупа нашего Солнца после того, как оно превратится в белого карлика. Предоставлено: Обсерватория В. М. Кека/Адам Макаренко.
Исследовательская группа планирует включить свои выводы в статистическое исследование, чтобы выяснить, сколько других белых карликов имеют целые планетарные выжившие.
Предстоящая миссия НАСА, Римский телескоп Нэнси Грейс (ранее известный как WFIRST), целью которого является непосредственное получение изображений планет-гигантов, поможет в их исследовании.
Роман сможет провести гораздо более полное исследование планет, вращающихся вокруг белых карликов, расположенных в галактической выпуклости в центре Млечного Пути. Это позволит астрономам определить, обычно ли юпитериоподобные планеты избегают последних дней своей звезды, или же значительная их часть разрушается к тому времени, когда их родительские звезды становятся красными гигантами.
«Это чрезвычайно впечатляющий результат», — говорит Джон О’Мира, главный научный сотрудник обсерватории Кека. «Замечательно видеть сегодня пример той науки, которой Кек будет заниматься в массовом порядке, когда Роман начнет свою миссию».
Дополнительная информация:
Джошуа Блэкман, Аналог Юпитера, вращающийся вокруг звезды белого карлика, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03869-6
Информация журнала:
Природа
Предоставлено
Обсерватория WM Keck
Цитата :
Хрустальный шар в будущее нашей Солнечной системы (2021, 13 октября)
получено 18 декабря 2022 г.