Обнаружена планета, которой не должно существовать — Nature

За последние несколько десятилетий было обнаружено более 5000 экзопланет, и теперь астрономы считают, что в среднем на каждую звезду в нашей галактике приходится по крайней мере одна планета.

Многие текущие исследовательские усилия направлены на обнаружение похожих на Землю планет, подходящих для жизни. Эти усилия сосредоточены на так называемых звездах «главной последовательности», таких как наше Солнце — звездах, которые питаются за счет слияния атомов водорода в гелий в своих ядрах и остаются стабильными в течение миллиардов лет. Более 90 процентов всех известных экзопланет на сегодняшний день обнаружены вокруг звезд главной последовательности.

В составе международной группы астрономов мы изучили звезду, которая очень похожа на наше Солнце через миллиарды лет, и обнаружили, что у нее есть планета, которую она по всем правилам должна была поглотить. В исследовании , опубликованном  в журнале Nature, мы раскрываем загадку существования этой планеты и предлагаем некоторые возможные решения.

Как и люди, звезды претерпевают изменения с возрастом. Как только звезда израсходовала весь свой водород в ядре, ядро ​​звезды сжимается, а внешняя оболочка расширяется по мере того, как звезда остывает.

В конце концов, ядро ​​становится достаточно горячим, чтобы звезда начала синтезировать гелий. На этом этапе звезда сжимается примерно в 10 раз по сравнению с первоначальным размером и продолжает стабильно гореть в течение десятков миллионов лет.

Мы знаем о сотнях планет, вращающихся вокруг красных гигантов. Одна из них называется 8 Ursae Minoris b , планета с массой примерно как Юпитер на орбите, которая удерживает ее от своей звезды примерно наполовину дальше, чем Земля от Солнца.

Планета была обнаружена в 2015 году группой корейских астрономов с помощью метода «доплеровского колебания», который измеряет гравитационное притяжение планеты к звезде. В 2019 году Международный астрономический союз назвал звезду Пэкду и планету Халла в честь самых высоких гор на Корейском полуострове.

Используя методы астросейсмологии, изучающей волны внутри звезд , мы можем определить, какой материал горит звезда. Для Пэкду частоты волн недвусмысленно показали, что он начал сжигать гелий в своем ядре.

Открытие озадачило: если Пэкду сжигает гелий, то в прошлом он должен был быть намного больше — настолько большим, что должен был поглотить планету Халла. Как возможно, что Халла выжила?

Как это часто бывает в научных исследованиях, первым делом нужно было исключить самое тривиальное объяснение: Халла никогда не существовало.

Однако последующие наблюдения исключили такой ложноположительный сценарий для Халлы. Доплеровский сигнал от Пэкду оставался стабильным в течение последних 13 лет, и тщательное изучение других индикаторов не выявило другого возможного объяснения этого сигнала. Халла реальна, что возвращает нас к вопросу о том, как она пережила поглощение.

Подтвердив существование планеты, мы пришли к двум сценариям, которые могли бы объяснить ситуацию, которую мы наблюдаем с Пэкду и Халлой.

По крайней мере, половина всех звезд в нашей галактике не образовались изолированно, как наше Солнце, а являются частью двойных систем. Если Пэкду когда-то была двойной звездой, Халла, возможно, никогда не сталкивалась с опасностью поглощения.

Слияние этих двух звезд, возможно, предотвратило расширение любой звезды до размеров, достаточно больших, чтобы поглотить планету Халла. Если бы одна звезда стала красным гигантом сама по себе, она поглотила бы Халлу, однако, если бы она слилась со звездой-компаньоном, то сразу бы перешла в фазу горения гелия, не став достаточно большой, чтобы достичь планеты.

С другой стороны, Халла может быть относительно молодой планетой. Сильное столкновение между двумя звездами могло породить облако газа и пыли, из которого могла сформироваться планета. Другими словами, планета Халла может быть недавно родившейся планетой «второго поколения».

Какое бы объяснение ни было верным, открытие близкой планеты, вращающейся вокруг горящего гелием красного гиганта, демонстрирует, что природа находит способы появления экзопланет в местах, где мы меньше всего их ожидаем.