W kosmosie kataklizmiczne wydarzenia zdarzają się gwiazdom przez cały czas. Niektóre eksplodują jako supernowe, niektóre zostają rozerwane przez czarne dziury, a niektóre cierpią z powodu innego losu. Ale jeśli chodzi o planety, gwiazdy odwracają losy wydarzeń. Gwiazdy regularnie dokonują zniszczenia. Rozszerzające się czerwone olbrzymy pochłaniają i niszczą planety, które znajdują się zbyt blisko, a nowe badania dokładniej przyglądają się procesowi pochłaniania gwiazd.
Gwiazdy takie jak nasze Słońce w końcu staną się czerwonymi olbrzymami. Poprzez fuzję jądrową przekształcają masę w energię. W ciągu swojego życia zrzucają tyle masy i energii, że w końcu rozszerzają się i zmieniają kolor na czerwony. Dla planet, które znajdują się zbyt blisko tych spuchniętych sfer, oznacza to koniec. W końcu zostają pochłonięte i całkowicie zniszczone. Wiele badań zagłębiło się w proces pochłaniania planet, a nowe badania obliczyły, że jedna na dziesięć wyewoluowanych gwiazd w Drodze Mlecznej pochłonie planety o masie Jowisza.
Badanie nosi tytuł “Giant planet engulfment by evolved giant gas: light curves, asteroseismology, and survivability”. Pierwszym autorem jest Christopher O’Connor. O’Connor jest doktorantem na Wydziale Astronomii Cornell University. Badanie nie zostało jeszcze zrecenzowane.
Badania koncentrują się na dwóch typach wyewoluowanych gwiazd, które są ze sobą ściśle powiązane: gwiazdach czerwonego olbrzyma (RGB) i gwiazdach Asymptotic Giant Branch (AGB). Oba są bardzo podobne, a w rzeczywistości gwiazdy RGB mogą stać się gwiazdami AGB. Termin “gwiazda wyewoluowana” jest wystarczająco opisowy, aby objąć oba, a w tej pracy ważne jest to, że gwiazdy RGB i gwiazdy AGB opuściły ciąg główny.
Gdy te wyewoluowane gwiazdy tracą masę, rozszerzają się, a na tym etapie wszelkie planety znajdujące się blisko są w niebezpieczeństwie. Otoczka konwekcyjna gwiazdy pęcznieje i usidla planetę. Powoduje to opór, który powoduje, że planeta spiralnie kieruje się do wewnątrz w kierunku gwiazdy. Astronomowie wiedzą o tym i w tej pracy autorzy zbadali częstotliwość tych zdarzeń i reakcję gwiazd. Opisują gwiazdę podobną do Słońca jako gwiazdę o masie od 1 do 2 mas Słońca. Około 10% tych gwiazd pochłonie planetę o masie od 1 do 10 mas Jowisza. Dla tych relacji masowych spirala zajmie od 10 do 100 lat lub od 100 do 1000 orbit.
Aby określić te zakresy i jak reaguje gwiazda, naukowcy wykorzystali otwarte oprogramowanie astronomiczne o nazwie MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics). “Używamy oprogramowania Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA) do śledzenia reakcji gwiazdy na depozycję energii, jednocześnie ewoluując orbitę planety” – wyjaśniają. MESA ujawniła, w jaki sposób różne wyewoluowane gwiazdy reagowały na pochłaniające planety o różnych masach.
Podczas gdy wiele wydarzeń astrofizycznych rozgrywa się na przestrzeni tysięcy, milionów, a nawet setek milionów lat, pochłonięcie planety jest znacznie szybszym procesem. Ale zanim planeta i gwiazda wejdą w kontakt, dwie rzeczy przyciągają je do siebie: ekspansja gwiazd i rozpad orbity. Jest to pierwsza faza pochłonięcia, w której tarcie pływowe powoduje rozpad orbity planety. Autorzy wyjaśniają, że tarcie pływowe jest “najprawdopodobniej spowodowane turbulentnym rozpraszaniem w otoczce konwekcyjnej gwiazdy”. W tym momencie procesu opór z korony gwiazdowej i wiatru gwiazdowego jest minimalny.
Gdy gwiazda i planeta zaczynają się ze sobą stykać, wszystko się zmienia. Tarcie pływowe schodzi na dalszy plan, aby pociągnąć za sobą siły. Autorzy nazywają to fazą “wypasu”. “Hydrodynamiczna interakcja gwiazdy i planety jest złożona i trójwymiarowa” – piszą. Złożoność fazy wypasu może obejmować zjawiska takie jak wyrzucanie materii z gwiazdy oraz optyczne i rentgenowskie stany przejściowe wywołane wstrząsami. Ale to badanie na razie pozostawia te zjawiska na boku.
Kiedy planeta znajduje się w fazie wdechu, odkłada ciepło na gwiazdę. Druga część tej fazy nazywana jest późną fazą wdechową, a ciepło dodawane do gwiazdy podczas tej fazy jest w dużej mierze odpowiedzialne za reakcję gwiazdy. Masa planety jest czynnikiem decydującym o tym, ile ciepła jest zdeponowane. Ogólne wyniki naukowców pokazują, że dla obu typów wyewoluowanych gwiazd pochłaniających planetę po niskiej stronie zakresu, do trzech mas Jowisza, zmiany w strukturze gwiazdy są łagodne do umiarkowanych. Jasność gwiazdy wzrasta nawet o jedną wielkość w ciągu zaledwie kilku lat. Jaśniejsze gwiazdy mogą doświadczyć podwójnego szczytu.
W przypadku gwiazd w późniejszych stadiach AGB, pochłonięta planeta może spowodować poważne zakłócenia w zewnętrznych warstwach gwiazdy. Może wywołać naddźwiękową ekspansję zewnętrznych warstw gwiazdy. W tym przypadku gwiazdy mogą przypominać Luminous Red Novae (LRN), ponieważ wytwarzają jasne, czerwone, pyłowe erupcje.
Niezależnie od rodzaju gwiazdy, masy planety i tego, jak gwiazda reaguje na pochłonięcie, los planety jest zawsze taki sam: rozerwanie pływowe.
Badanie to ma ograniczone zastosowanie do naszego Układu Słonecznego. Nasze Słońce stanie się czerwonym olbrzymem za kilka miliardów lat, ale jeśli wcześniej nie wydarzy się coś ekstremalnie destrukcyjnego, Jowisz jest poza zasięgiem. Zamiast tego wewnętrzne skaliste planety stoją w obliczu pochłonięcia.
Badanie to opiera się na symulacjach, a nie obserwacjach, ale symulacje mogą pomóc astronomom zidentyfikować rzeczywistą rzecz, kiedy to się dzieje. Pochłonięcia są zdarzeniami przejściowymi, a niektóre istniejące i przyszłe teleskopy i obserwatoria koncentrują się wyłącznie na zjawiskach przejściowych i astronomii w dziedzinie czasu. Kiedy Obserwatorium Vera Rubin zostanie uruchomione około sierpnia 2024 roku, dostrzeże wiele przejściowych zdarzeń, z których niektóre będą wyewoluowanymi gwiazdami pochłaniającymi planety o masie Jowisza.
______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę
