Звезды-пожиратели планет показывают, что не все гладко на главной последовательности

Результаты новой работы демонстрируют «веские доказательства поглощения планет звездами», — говорит соавтор работы Цзяньжун Ши, астроном Национальной астрономической обсерватории в Пекине. Причем планеты были поглощены во время относительно стабильного периода развития звезд: эти звезды находятся на главной последовательности. Это означает, что звезды и их планетные системы прошли стадию формирования, и звезды еще не начали стареть, взрываться, коллапсировать, превращаться в черные дыры и белые карлики, и вообще всячески безобразничать. На главной последовательности звезды горят относительно спокойно, сжигая водород и превращая его в гелий.

Если результаты астрономов подтвердятся, это означает, что планетные системы часто остаются хаотичными и нестабильными еще долгое время после своего формирования, и планеты распадаются или падают на свои звезды, говорит Джоанна Теске, астроном из Института науки Карнеги в Вашингтоне.

В прошлом году астрономы впервые наблюдали звезду, пожирающую планету. Но выяснить, случалось ли такое в прошлом, довольно сложно, потому что планеты слишком малы по сравнению со своими звездами-хозяевами, и планета буквально тает и растворяется в звезде.

Но различные химические элементы и соединения поглощают и излучают свет с разной длиной волны, поэтому на поверхности звезды все-таки остается след поглощенной планеты, и его можно увидеть с Земли. Правда, определить, «съела» ли звезда свою планету, — это все равно, что обнаружить шоколадную стружку, которую положили в миску с ванильным мороженым, говорит Теске. К тому же звезды сильно различаются по своему составу, поэтому сложно доказать, что вот эта конкретная звезда имеет такой состав, потому что она поглотила планету.

Чтобы охотиться за звездами, пожирающими планеты, астрономы поступили так, как обычно поступают генетики, когда исследуют влияние среды на человека. Астрономы решили исследовать близнецовые пары.

Используя космический телескоп Gaia, астрономы обнаружили неподалеку от нас в Млечном Пути 91 пару звезд, подобных Солнцу. По траекториям этих близнецов можно предположить, что обе звезды родились в одном газовом облаке. Такие звезды-близнецы должны иметь почти идентичный состав, а похожии «биографии» должны исключить многие потенциальные причины расхождения звездного состава.

Затем команда использовала три наземных телескопа для изучения содержания 21 химического элемента в парах звезд-близнецов. Если между парой звезд были заметные различия, исследователи смотрели, можно ли это объяснить шумом в данных или другими причинами. Для семи пар «разницу следует объяснить тем, что одна звезда поглотила планету, а другая нет», — говорит соавтор статьи Меридит Джойс, астрофизик из обсерватории Конколи в Будапеште.

По словам Лю, исследование показывает, что около 8% звездных пар, подобных Солнцу, в нашем регионе Млечного Пути являются настоящими пожирателями планет. Он добавляет, что эта оценка консервативна, поскольку команда рассматривала только звезды, поглощающие каменистые планеты, тогда как другие звезды могли «закусывать» и газовыми, такими как Юпитеру и Нептун. Этот метод также упустил бы случай, когда обе звезды съели планеты сходного состава, но это все-таки довольно редкое событие.

По словам Лю, обнаружение явных признаков поглощения планет звездами возрастом в миллиарды лет является «чем-то неожиданным». Астрономы обычно считают, что поедание планет является особенностью ранней жизни звезд и планетных систем, когда орбиты планет нестабильны и вероятны столкновения. Но это совсем другой случай: описанные в работе звезды поглотили свои планеты совсем недавно — не более сотен миллионов лет назад, иначе любой след такого поглощения давно бы растворился. Планеты могли встретить свою судьбу, когда, например, разрушающаяся атмосфера заставила их вращаться, приближаясь к звезде по спирали, а некоторые звезды могли захватить планеты-изгои, когда они пролетали мимо.

По словам Цзяньжун Ши полученные результаты должны вызвать у землян чувство благодарности. Разнообразие экзопланет продолжает удивлять астрономов, но теперь кажется, что «наша Солнечная система не только уникальная, но и, несомненно, очень спокойная и мирная».