|
Что происходит с экзоюпитерами, когда их звезда становится красным гигантом
|
|
|
|
Изучение внесолнечных планет привело к некоторым поразительным открытиям, многие из которых бросили вызов ожиданиям астрономов и бросили вызов нашим представлениям о формах, которые могут принимать планетные системы. Например, открытие планет размером с Юпитер, которые вращаются близко к своим звездам («горячие юпитеры»), бросило вызов тому, что астрономы подозревали о газовых гигантах. Раньше считалось, что газовые гиганты формируются за «линией промерзания» — границей, за которой летучие элементы (например, вода) замерзают — и остаются там до конца своей жизни.
|
|
|
|
Интересно, что это произойдет, когда наше Солнце покинет фазу своей главной последовательности и войдет в фазу ветви красных гигантов (RGB). Это поднимает вопрос о том, что происходит с горячими юпитерами, когда их родительские звезды расширяются и становятся красными гигантами. Используя передовые 3D-симуляции, группа исследователей во главе с консорциумом «Компактные слияния объектов: популяционная астрофизика и статистика» (COMPAS) смоделировала, как красные гиганты будут расширяться, чтобы поглотить горячие юпитеры. Их открытие может ответить на еще одну загадку, с которой столкнулись астрономы: почему в некоторых двойных системах есть одна быстро вращающаяся звезда со странным химическим составом.
|
|
|
Исследование возглавил Майк Лау, доктор философии. студент Школы физики и астрономии Университета Монаш и другие члены консорциума COMPAS, совместной работы по изучению эволюции двойных систем. К ним присоединились члены Центра передового опыта ARC по открытию гравитационных волн (OzGrav), Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрона, Принстонского университета и Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики (CfA). Их статья «Поглощение горячего Юпитера красным гигантом в трехмерной гидродинамике» была принята к публикации в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества».
|
|
|
|
Как объяснил Лау Universe Today по электронной почте, тема поглощения горячего Юпитера представляет интерес для астрофизиков, потому что они считают, что это может объяснить некоторые из «странных» звезд, которые наблюдались в нашей галактике — быстро вращающиеся и химически обогащенные гигантские звезды. Недавний взрыв в открытии экзопланет позволил проверить различные теории, в том числе возможность того, что, когда звезды расширяются и становятся красными гигантами, планеты, которые раньше вращались на безопасном расстоянии, будут двигаться по спирали к центру звезды, в процессе перемешивая звездный материал. . Сказал Лау:
|
|
|
|
«Таким образом, это один из способов объяснить наблюдаемые быстро вращающиеся гигантские звезды. Кроме того, любой планетарный материал, который отрывается во время спирали, может изменить химический состав поверхности звезд. Это может помочь нам понять, почему наблюдается небольшая часть звезд. быть аномально богатым литием. Наконец, мы можем напрямую обнаружить этот процесс, ища звезды, которые увеличились и стали ярче от поедания планеты, хотя нам нужно быть очень удачливым, чтобы поймать их в действии».
|
|
|
|
Возможность непосредственно наблюдать за поглощением и его воздействием на звезды станет возможной благодаря космическим телескопам следующего поколения, таким как Джеймс Уэбб, и наземным телескопам с 30-метровыми главными зеркалами. Сюда входят Чрезвычайно большой телескоп (ELT), Гигантский Магелланов телескоп (GMT), оба строятся в пустыне Атакама в Чили, и Тридцатиметровый телескоп (ТМТ), который в настоящее время строится на Мауна-Кеа, Гавайи. Используя комбинацию адаптивной оптики, коронографов и спектрометров, эти обсерватории смогут напрямую обнаруживать экзопланеты, вращающиеся вокруг своих звезд.
|
|
|
|
Тем временем Лау и его коллеги провели серию трехмерных гидродинамических симуляций, которые воссоздали процесс поглощения. Как он это описал: «Мы использовали метод, называемый гидродинамикой сглаженных частиц. Он представляет гигантскую звезду и горячий Юпитер как совокупность частиц, которые следуют за движением жидкости, как яма с шариками, но с миллионами шариков. Этот метод также использовался для визуализации жидкостей в видеоиграх. и анимация. Ключевым результатом нашего моделирования является то, что горячий Юпитер может потерять большую часть своего материала из-за трения, когда он по спирали входит в звезду».
|
|
|
|
В будущем Лау и его коллеги надеются, что дальнейшие достижения в области вычислений позволят моделировать более высокое разрешение. В случае подтверждения их результаты могут объяснить быстро вращающиеся звезды с аномальным химическим составом в двойных системах. Они также предлагают предварительный просмотр того, что покажут будущие исследования, когда они изучат эти системы и их экзопланеты и смогут напрямую получать спектры от них.
|
|
|
|
Источник
|
