Ciemna przeszłość pożerającej swoje planety „Gwiazdy Śmierci”

HIP68468, gwiezdna bliźniaczka Słońca znajdująca się jakieś 300 lat świetlnych od Ziemi mogła pochłonąć jedną lub kilka swoich planet - wnioski takie wyciągnięto z obserwacji litu blisko powierzchni gwiazdy. Źródło: Gabi Perez / Instituo de Astrofisica de Canarias
HIP68468, gwiezdna bliźniaczka Słońca znajdująca się jakieś 300 lat świetlnych od Ziemi mogła pochłonąć jedną lub kilka swoich planet – wnioski takie wyciągnięto z obserwacji litu blisko powierzchni gwiazdy.
Źródło: Gabi Perez / Instituo de Astrofisica de Canarias

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył układ planetarny wokół gwiazdy podobnej do Słońca.  Co szczególnie ciekawe, nietypowy skład chemiczny gwiazdy wskazuje, że mogła ona pochłonąć kilka swoich planet.

„Nie oznacza to, że Słońce pochłonie Ziemię w najbliższej przyszłości,” mówi Jacob Bean, profesor astronomii i astrofizyki na Uniwersytecie w Chicago i współautor artykułu opisującego odkrycie opublikowanego w periodyku Astronomy & Astrophysics. „Jednocześnie nasze odkrycie wskazuje, że takie gwałtowne zdarzenia mogą być powszechne w różnych układach planetarnych, także w naszym.”

W przeciwieństwie do sztucznej, niszczącej planety Gwiazdy Śmierci znanej z Gwiezdnych Wojen, jej naturalna wersja może nam wiele powiedzieć o ewolucji układów planetarnych.

Astronomowie odkryli pierwszą planetę krążącą wokół gwiazdy innej niż Słońce w 1995 roku. Od tego czasu udało się zidentyfikować ponad 2 000 planet pozasłonecznych. Wśród tych planet, obiekty krążące wokół gwiazd podobnych do Słońca stanowią rzadkość. Ze względu na swoje podobieństwo do Słońca, tak zwane bliźniaczki Słońca stanowią idealny cel badań związku gwiazd z krążącymi wokół nich planetami.

Bean wraz ze współpracownikami w ramach wieloletniego projektu odkrywania planet krążących wokół słonecznych bliźniaczek badał znajdującą się 300 lat świetlnych od Ziemi gwiazdę HIP 68468. Oczywiście ryzykowne jest wyciąganie wniosków z pojedynczego przykładu – ostrzega Megan Bedell, doktorantka na UChicago i współautorka artykułu i dodaje, że zespół planuje badanie większej liczby gwiazd tego typu w celu zbadania czy obserwowana przez nich charakterystyka gwiazdy jest częstym wynikiem procesu formowania planet.

Symulacje komputerowe wskazują, że za wiele miliardów lat przepychanki grawitacyjne między planetami doprowadzą do opadnięcia Merkurego na powierzchnię Słońca – mówi debra Fischer, profesor astronomii na Uniwersytecie Yale nie zaangażowana w opisywany tu projekt. „Analizowany tu przykład HIP 68468 stanowi pozostałość właśnie takiego procesu. Odkrycie poprawia naszą wiedzę o ewolucji układów planetarnych.”

Wykorzystując do badań 3,6-metrowy teleskop znajdujący się w Obserwatorium La Silla w Chile, zespół badaczy z kilku kontynentów odkrył swoją pierwszą egzoplanetę w 2015 roku. Najnowsze odkrycie, które wciąż wymaga potwierdzenia, obejmuje dwie kandydatki na planetę – superneptuna i superziemię. Ich orbity są zaskakująco blisko gwiazdy macierzystej, przy czym jedna z planet jest 50% masywniejsza od Neptuna i znajduje się w odległości podobnej do odległości Słońce-Wenus, a druga – pierwsza superziemia krążąca wokół bliźniaczki Słońca ma masę trzech mas Ziemi i krąży na tyle blisko gwiazdy, że jej okres orbitalny wynosi zaledwie 3 dni.

„Te dwie planety najprawdopodobniej nie powstały tam gdzie je dzisiaj widzimy,” mówi Bedell. Najprawdopodobniej migrowały one w pobliże gwiazdy z bardziej zewnętrznych rejonów układu planetarnego. Pozostałe planety mogły być wyrzucone z układu lub pochłonięte przez gwiazdę macierzystą.

Skład chemiczny HIP68468 wskazuje na historię ucztowania na planetach. W składzie gwiazdy dostrzeżono cztery razy więcej litu niż oczekiwano od gwiazdy w wieku 6 miliardów lat, jak również nadwyżkę metali odpornych na wysokie temperatury, powszechnych na planetach skalistych.

W gorącym wnętrzu gwiazd takich jak HIP 68468 czy Słońce, lit jest stopniowo z czasem zużywany. Z drugiej strony planety zachowują swój lit, ponieważ ich wewnętrzna temperatura nie wystarcza do zniszczenia tego pierwiastka. Dlatego też, gdy gwiazda pochłania swoją planetę, lit zawarty w planecie widoczny jest w atmosferze gwiazdy.

Sumarycznie licząc, lit i inna materia planetarna dostrzeżona w atmosferze HIP 68468 równe są masie sześciu mas Ziemi.

„Bardzo ciężko poznać historię danej gwiazdy, jednak od czasu do czasu mamy szczęście i odnajdujemy gwiazdy, których skład chemiczny wskazuje na historię pożerania planet. Tak też jest w przypadku HIP 68468. Chemiczne pozostałości jednej lub kilku planet rozsmarowane są po jej całej atmosferze. To sytuacja przypominająca tę, w której widzimy kota siedzącego obok otwartej klatki dla ptaków. Jeżeli żółte pióra wystają z kociego pyska, możemy przypuszczać, że kanarek nie miał szczęścia.”

Zespół badaczy nadal monitoruje ponad 60 bliźniaczek Słońca, poszukując krążących wokół nich planet. Oprócz tego Wielki Teleskop Magellana budowany w Chile, a w którym jednym z udziałowców jest UChicago, będzie w stanie wykrywać więcej planet podobnych do Ziemi krążących wokół bliźniaczek Słońca.

„Oprócz odkrywania planet podobnych do Ziemi, Wielki Teleskop Magellana umożliwi astronomom dużo dokładniejsze badanie składu chemicznego atmosfer gwiezdnych, co pozwoli nam częściej odkrywać historie układów planetarnych wplecioną w skład chemicznych ich gwiazd macierzystych.”

Źródło: University of Chicago