Artykuł ten został pierwotnie opublikowany pod adresem Eos. Publikacja przyczyniła się do powstania artykułu na stronie Space.com Głosy ekspertów: op-ed i spostrzeżenia.
Oznacza to, że nasze Słońce jest mniej więcej w połowie swojego życia Ziemia jest również. Gdy gwiazda wyczerpie swoje wodorowe paliwo jądrowe, jej średnica zwiększa się ponad stukrotnie, pochłaniając wszystkie pechowe planety na bliskich orbitach. Dla nas ten dzień będzie oddalony o co najmniej 5 miliardów lat układ słoneczny, ale naukowcy dostrzegli możliwą zapowiedź losów naszego świata.
Korzystając z danych z Obserwatorium TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite).astronomowie Edwarda Bryanta z Uniwersytetu w Warwick i Vincenta Van Eylena z University College London porównali układy z gwiazdami w głównej sekwencji ich życia – łączącymi wodór, podobnie jak Słońce – z gwiazdami po ciągu głównym bliżej końca ich życia, zarówno z planetami, jak i bez nich.
„Zaobserwowaliśmy, że planety te stają się coraz rzadsze [as stars age]”- powiedział Bryant. Innymi słowy, planety znikają w miarę starzenia się ich gwiazd macierzystych. Porównanie układów planetarnych z młodszymi i starszymi gwiazdami jasno pokazuje, że rozbieżność nie wynika z faktu, że planet w ogóle tam nie było: starsze gwiazdy po prostu głodują.
„Jesteśmy całkiem pewni, że nie jest to spowodowane efektem formacji” – wyjaśnił Bryant, „ponieważ nie widzimy dużych różnic w masie i [chemical composition] tych gwiazd w porównaniu z populacjami gwiazd ciągu głównego.”
Całkowite pochłonięcie nie jest jedynym sposobem, w jaki gigantyczne gwiazdy mogą zniszczyć planety. W miarę wzrostu gigantyczne gwiazdy wywierają również coraz większe siły pływowe na swoje satelity, co powoduje rozpad ich orbit, pozbawianie ich atmosfery, a nawet może je całkowicie rozerwać. Aspekt rozpadu orbity jest potencjalnie mierzalny i właśnie ten efekt Bryant i Van Eylen uwzględnili w swoim modelu umierania planet.
„Przyglądamy się, jak często występują planety wokół różnych typów gwiazd, podając liczbę planet na gwiazdę” – powiedział Bryant. Bryant i Van Eylen zidentyfikowali w danych TESS 456 941 gwiazd po ciągu głównym i na tej podstawie znaleźli 130 planet i kandydatów na planety o bliskich orbitach. „Ułamek [of stars with planets] staje się znacznie niższa dla wszystkich gwiazd i planet o krótszym okresie, co jest w dużej mierze zgodne z przewidywaniami teorii, że zanik pływowy staje się bardzo silny w miarę ewolucji tych gwiazd”.
Astronomowie wykorzystują TESS do wyszukiwania egzoplanet, szukając osłabienia światła w miarę ich przechodzenia przed gwiazdami macierzystymi – miniaturowego zaćmienia znanego jako tranzyt. Podobnie jak w przypadku każdej metody wykrywania egzoplanet, tranzyty najlepiej nadają się do dużych planet wielkości Jowisza, znajdujących się na stosunkowo małych orbitach, trwających krócej niż pół roku ziemskiego, czasami dużo mniej. Zatem te układy słoneczne nie są zbytnio podobne do naszego pod tym względem. Badanie planet krążących wokół gwiazd po ciągu głównym stwarza dodatkowe wyzwania.
„Jeśli masz planetę tego samego rozmiaru, ale większą gwiazdę, masz mniejszy tranzyt” – powiedział Bryant. „To utrudnia znalezienie tych systemów, ponieważ sygnały są znacznie płytsze”.
Jednak choć gwiazdy zawarte w próbkach mają znacznie większą powierzchnię, ich masa jest porównywalna ze Słońcem, a to jest najważniejsze – stwierdzili naukowcy. Gwiazda o tej samej masie co Słońce przejdzie przez te same etapy życia i umrze w ten sam sposób, a to podobieństwo pomaga odkryć przyszłość naszego Układu Słonecznego.
„Procesy zachodzące podczas ewolucji gwiazdy [past main sequence] może nam powiedzieć o interakcjach między planetami a gwiazdą macierzystą” – powiedział Sabina Refertastronom z Universität Heidelberg, który nie brał udziału w badaniach. „Nigdy nie widzieliśmy takiej różnicy w częstości występowania planet pomiędzy [main sequence] i gigantów, ponieważ nie mieliśmy wystarczającej liczby planet, aby wcześniej statystycznie dostrzec tę różnicę. To bardzo obiecujące podejście.”
Planety: Część zbilansowanego, gwiezdnego śniadania
Nauka o egzoplanetach jest jednym z największych sukcesów astronomii w epoce nowożytnej: od odkrycia pierwszej egzoplanety 30 lat temu astronomowie potwierdzili ponad 6000 planet i zidentyfikował znacznie więcej kandydatów do dalszych obserwacji. Jednocześnie praca może być wyzwaniem, jeśli chodzi o planety krążące wokół gwiazd po ciągu głównym.
Jeden trudny aspekt tej pracy wiąże się z wiekiem gwiazd, które powstały miliardy lat przed naszym Słońcem. Starsze gwiazdy charakteryzują się mniejszą zawartością pierwiastków chemicznych cięższych od helu, co astronomowie nazywają „metaliczność.” Obserwacje wykazały korelację pomiędzy wysoką metalicznością a liczebnością egzoplanet.
„Niewielka różnica w metaliczności… mogłaby potencjalnie podwoić częstość występowania” – powiedział Reffert, podkreślając, że ogólne wnioski z artykułu będą aktualne, ale szczegóły będą wymagały dopracowania w oparciu o lepsze dane dotyczące metaliczności.
Przyszłe obserwacje mające na celu pomiar metaliczności za pomocą widm wraz z masą gwiazd i planet mogłyby ulepszyć model. Ponadto, Europejska Agencja Kosmiczna‘S Misja Platonaktórego wystrzelenie zaplanowano na grudzień 2026 r., doda bardziej wrażliwe dane do obserwacji TESS.
Ognisty los Ziemi jest jeszcze odległy, ale badacze poczynili duży krok w kierunku zrozumienia, w jaki sposób umierające gwiazdy mogą pożerać swoje planety. Dzięki większej liczbie danych TESS i Plato być może uda nam się nawet dostrzec drobne zmiany orbit, które wskazują, że planeta zmierza ku zagładzie – ponury koniec dla tego świata, ale wspaniałe odkrycie dla naszego zrozumienia koewolucji planet i ich gwiazd macierzystych.
