Впервые астрономы заметили экзопланету, орбита которой распадается вокруг развитой или более старой звезды-хозяина. Пораженному миру, похоже, суждено по спирали приближаться все ближе и ближе к своей созревающей звезде, пока не произойдет столкновение и окончательное уничтожение.

Это открытие дает новое представление о длительном процессе распада планетарной орбиты, предоставляя первый взгляд на систему на этой поздней стадии эволюции.

Смерть от звезды - это судьба, которая, как считается, ожидает многие миры и может стать окончательным прощанием Земли через миллиарды лет, когда наше Солнце станет старше.

"Ранее мы обнаруживали свидетельства того, что экзопланеты движутся к своим звездам, но мы никогда раньше не видели такую планету вокруг эволюционировавшей звезды", - говорит Шрейас Виссапрагада, сотрудник 51-й группы Pegasi b в Центре астрофизики Гарварда и Смитсоновского института и ведущий автор нового исследования, описывающего результаты. "Теория предсказывает, что эволюционировавшие звезды очень эффективно поглощают энергию с орбит своих планет, и теперь мы можем проверить эти теории с помощью наблюдений".

Результаты были опубликованы в понедельник в журнале Astrophysical Journal Letters.

Злополучная экзопланета обозначена как Kepler-1658b. Как следует из названия, астрономы обнаружили экзопланету с помощью космического телескопа "Кеплер", новаторской миссии по поиску планет, которая стартовала в 2009 году. Как ни странно, этот мир был самым первым кандидатом на новую экзопланету, когда-либо наблюдавшимся Кеплером. Тем не менее, потребовалось почти десятилетие, чтобы подтвердить существование планеты, и в это время объект официально вошел в каталог Кеплера как 1658-я запись.

Kepler-1658b - это так называемый горячий Юпитер, прозвище, данное экзопланетам, сравнимым по массе и размерам с Юпитером, но находящимся на обжигающе ультракоротких орбитах вокруг своих звезд-хозяев. Для Kepler-1658b это расстояние составляет всего лишь восьмую часть пространства между нашим Солнцем и его самой близкой к орбите планетой Меркурий. Для горячих Юпитеров и других планет, таких как Kepler-1658b, которые уже находятся очень близко к своим звездам, распад орбиты, похоже, неизбежно приведет к разрушению.

Измерение орбитального распада экзопланет поставило перед исследователями сложную задачу, поскольку этот процесс очень медленный и постепенный. В случае Kepler-1658b, согласно новому исследованию, его орбитальный период уменьшается с минимальной скоростью около 131 миллисекунды (тысячные доли секунды) в год, при этом более короткая орбита указывает на то, что планета приблизилась к своей звезде.

Обнаружение этого снижения потребовало нескольких лет тщательного наблюдения. Наблюдение началось с Kepler, затем было подхвачено телескопом Хейла Паломарской обсерватории в Южной Калифорнии и, наконец, телескопом Transiting Exoplanet Survey Telescope, или TESS, который был запущен в 2018 году. Все три прибора зафиксировали транзиты - термин, обозначающий, когда экзопланета пересекает поверхность своей звезды и вызывает очень незначительное затемнение яркости звезды. За последние 13 лет интервал между транзитами Kepler-1658b незначительно, но неуклонно сокращался.

Основной причиной распада орбиты, с которым столкнулся Kepler-1658b, являются приливы — то же самое явление, ответственное за ежедневный подъем и спад в океанах Земли. Приливы генерируются гравитационными взаимодействиями между двумя орбитальными телами, такими как между нашим миром и Луной или Kepler-1658b и его звездой. Гравитация тел искажает формы друг друга, и когда тела реагируют на эти изменения, высвобождается энергия. В зависимости от расстояний между вовлеченными телами, их размеров и скоростей вращения, эти приливные взаимодействия могут приводить к тому, что тела отталкивают друг друга — в случае Земли и медленно вращающейся по спирали Луны - или вовнутрь, как в случае с Kepler—1658b по направлению к своей звезде.

Исследователи все еще многого не понимают в этой динамике, особенно в сценариях "звезда-планета". Соответственно, дальнейшее изучение системы Кеплер-1658 должно оказаться поучительным.

Звезда эволюционировала до того момента в своем звездном жизненном цикле, когда она начала расширяться, точно так же, как ожидается, наше Солнце, и вступила в то, что астрономы называют субгигантской фазой. Внутренняя структура эволюционировавших звезд должна с большей готовностью приводить к рассеиванию приливной энергии, взятой с орбит размещенных планет, по сравнению с неразвившимися звездами, такими как наше Солнце. Это ускоряет процесс распада орбиты, облегчая его изучение в человеческих масштабах времени.

Полученные результаты дополнительно помогают объяснить внутреннюю странность Kepler-1658b, которая выглядит ярче и горячее, чем ожидалось. По словам команды, приливные взаимодействия, сокращающие орбиту планеты, также могут высвобождать дополнительную энергию внутри самой планеты.

Виссапрагада указывает на аналогичную ситуацию с луной Юпитера Ио, самым вулканическим телом в Солнечной системе. Гравитационное притяжение Юпитера на Ио расплавляет внутренности планеты. Затем эта расплавленная порода извергается на знаменитую адскую поверхность Луны, похожую на пиццу, состоящую из желтых сернистых отложений и свежей красной лавы.

Дополнительные наблюдения Kepler-1658b должны пролить больше света на взаимодействие небесных тел. И поскольку TESS планирует продолжить тщательное изучение тысяч близлежащих звезд, Виссапрагада и его коллеги ожидают, что телескоп обнаружит множество других примеров экзопланет, вращающихся в водосточных трубах своих звезд-хозяев.

"Теперь, когда у нас есть доказательства образования планеты вокруг эволюционировавшей звезды, мы действительно можем начать совершенствовать наши модели физики приливов", - говорит Виссапрагада. "Таким образом, система Кеплер-1658 может служить небесной лабораторией в течение многих лет, и, если повезет, скоро таких лабораторий станет намного больше".

Виссапрагада, который недавно присоединился к Центру астрофизики несколько месяцев назад и сейчас находится под руководством Мерседес Лопес-Моралес, надеется, что наука об экзопланетах продолжит стремительно развиваться.

"Шрейас стал желанным дополнением к нашей команде, работающей над характеристикой эволюции экзопланет и их атмосфер", - говорит Лопес-Моралес, астроном из Центра астрофизики.

"Я не могу дождаться, чтобы увидеть, что все мы в конечном итоге откроем для себя вместе", - добавляет Виссапрагада.