Землеподобная экзопланета вот-вот будет уничтожена
Астрономы подтвердили существование экзопланет с чрезвычайно малыми орбитами вокруг своих звезд. Но как насчет экзопланет, которые подлетают достаточно близко, чтобы быть поглощенными своей звездой, и что, если это экзопланета размером с Землю?
Именно на это направлено недавнее исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv и принятое к публикации в журналах AAS. Международная команда из более чем 50 исследователей исследовала экзопланету размером с Землю с периодом обращения всего 5,7 часа, известную как "ультракороткопериодическая" (USP) экзопланета, которая в конечном итоге может испытать так называемое приливное разрушение, что приведет к ее поглощению собственной звездой.
Это исследование потенциально может помочь исследователям лучше понять процессы, ответственные за это, а также продолжает бросать вызов нашему пониманию архитектуры экзопланет.
Здесь Universe Today обсуждает это удивительное исследование с доктором Фей Дай, ассистентом астронома в Институте астрономии Гавайского университета и ведущим автором исследования, о мотивации исследования, значимых результатах, потенциальных последующих исследованиях, значении этой экзопланеты как Земли. -размер, и может ли это произойти в нашей собственной солнечной системе. Итак, какова была мотивация этого исследования?
"Приливные разрушения могут стать потенциальной судьбой скалистых планет", - говорит доктор Дай в интервью Universe Today, ссылаясь на опубликованное в марте 2024 года в журнале Nature исследование, соавтором которого он был, и в котором обсуждаются приливные разрушения, которые были настолько глубокими, что были представлены на обложке журнала.
"Похоже, что около 10% солнцеподобных звезд могли поглотить свои скалистые планеты. Эта система TOI-6255 является наиболее известным источником таких событий, связанных с поглощением планет. Приливное разрушение скалистых планет позволяет нам исследовать их внутренний состав и сравнить с Землей".
Для исследования ученые проанализировали TOI-6255 b, радиус которой составляет ~1,08, а масса - ~1,44 массы Земли и которая расположена чуть более чем в 20,4 парсеках (65,2 световых годах) от Земли. Однако, несмотря на то, что размеры TOI-6255 b, как и у Земли, обещают благоприятные условия для жизни, 5,7-часовая орбита не только делает эту экзопланету слишком горячей для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, но и означает, что ее орбита находится в опасной близости к так называемому пределу Роша.
Это расстояние, на котором меньший объект может вращаться вокруг более крупного объекта до тех пор, пока гравитация большего объекта не разорвет меньший объект на куски, наряду с тем, что TOI-6255 b также испытывает вышеупомянутое приливное разрушение, которое является обычным явлением во всем космосе, включая черные дыры. Итак, каковы были наиболее значимые результаты исследования?
Доктор Дай говорит: "Эта планета обречена на приливные разрушения через 400 миллионов лет, что по космическим меркам очень мало (~13 миллиардов лет). Планета также подвержена приливному искажению, придавая ей форму футбольного мяча (отклонение от сферы составляет 10%), для сравнения, приливное искажение Земли из-за Луны составляет всего 1e-7 [0,0000001]."
Что касается возможных последующих исследований, то исследователи отмечают, что они стремятся провести их с помощью космического телескопа НАСА "Джеймс Уэбб", - говорит доктор Дай. "Изучение фазовой кривой орбиты этой планеты может подтвердить, что она действительно искажена приливами. Мы знаем, как должна выглядеть фазовая кривая сферической планеты. Планета, подверженная приливному искажению, имеет сильное отклонение от этого показателя. Мы также можем видеть, покрыта ли поверхность планеты лавовым бассейном, как и следовало ожидать на такой горячей планете."
USP - это экзопланеты, орбиты которых составляют менее одного дня и масса которых в 2 раза меньше земной. Несмотря на то, что было обнаружено всего около 100 таких звезд, в исследовании 2014 года было подсчитано, что около солнцеподобных звезд существует примерно 0,5%, а в исследовании 2019 года обсуждался их объемный состав (то есть масса железного ядра и мантии).
Как уже отмечалось, учитывая их чрезвычайно короткую орбиту, в этих мирах, вероятно, слишком жарко для существования жизни в том виде, в каком мы ее знаем, и наряду с USP есть знакомые "горячие Юпитеры", которые обращаются вокруг своих звезд всего за несколько дней, и астрономы оценивают их население в сотни человек. Как буквально следует из их названия, эти миры представляют собой газовые планеты размером с Юпитер или даже больше, а также потенциально слишком горячие для существования жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Но в чем смысл того, что TOI-6255 b является планетой размером с Землю, в отличие от планеты размером с Юпитер или больше?
Доктор Дай говорит: "Планеты, похожие на Землю по размерам, скорее всего, скалистые, то есть состоят в основном из железного ядра и силикатной мантии. Они показывают нам, из чего состоят планеты земной группы в других планетных системах. Планеты размером с Юпитер, безусловно, покрыты плотной атмосферой из водорода и гелия. Маловероятно, что на планетах размером с Юпитер может существовать жизнь."
Хотя TOI-6255 b не подлежит демонтажу еще в течение 400 миллионов лет, наблюдение за тем, как звезда-хозяин разрывает любую экзопланету на куски, может дать важную информацию о внешнем и внутреннем строении планеты, что поможет нам лучше понять сходство между экзопланетами и планетами нашей собственной Солнечной системы.
Эти уникальные миры и их чрезвычайно узкие орбиты бросают вызов нашему пониманию архитектуры солнечной системы во всей нашей галактике Млечный Путь, поскольку Меркурий является ближайшей планетой к нашему Солнцу, и ему по-прежнему требуется 88 дней, чтобы совершить один оборот по орбите.
На данный момент одним из сходств между нашей солнечной системой и экзопланетными системами является предел Роша. Однако исследование также сосредоточено на разрушении приливов, которое физически искажает TOI-6255 b, и доктор Дай упомянул выше, что "Нарушение приливов может стать потенциальной участью скалистых планет". Итак, каковы шансы возникновения приливных нарушений на каменистых планетах нашей Солнечной системы и почему?
Доктор Дай говорит: "В нашей Солнечной системе влияние приливов на планеты минимально. Однако считается, что кольца Сатурна образуются в результате воздействия приливов на спутники вокруг Сатурна. Приливные силы сильно зависят от разделения орбит, и только объекты с самым коротким периодом обращения испытывают значительные приливы."
