Авторы и права: Неприкасаемый / Openverse
Насколько стабильны планетные системы? Будут ли Земля и семь ее братьев и сестер всегда продолжать свой устойчивый небесный путь, или однажды мы можем быть случайно изгнаны из нашего космического дома?
Физики понимают правила, управляющие орбитами двух небесных тел, но как только добавляется третье (не говоря уже о четвертом, пятом или сотом), динамика становится гораздо более сложной. Возникают непредсказуемые нестабильности, при которых объект может быть случайно выброшен в космос или упасть на свою звезду.
Так называемая «проблема трех тел» беспокоила ученых на протяжении веков (а в последнее время она легла в основу серии бестселлеров научно-фантастических романов и новой адаптации Netflix). Одним из препятствий на пути к пониманию этого было то, что мы относительно мало знаем о том, насколько часто возникают такие катастрофические нестабильности.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, мы и наши коллеги пролили некоторый свет на этот вопрос. При исследовании близлежащих звезд мы обнаружили, что примерно одна из дюжины пар звезд могла поглотить планету, вероятно, потому, что планета развила «колебание» на своей орбите и упала на звезду.
Изучаю близнецов
Наше исследование показало, что по крайней мере 8% пар звезд в нашей выборке демонстрируют химические аномалии, указывающие на то, что одна звезда поглотила планетарный материал, который когда-то вращался вокруг нее.
Чтобы обнаружить этот тонкий сигнал, нам пришлось исключить другие возможные объяснения этих химических закономерностей. Поэтому мы сосредоточились на «звездах-близнецах», которые, как известно, родились в одно и то же время из одного и того же материала.
Этот подход может устранить мешающие факторы, точно так же, как исследования близнецов иногда используются в социологических или медицинских исследованиях.
Результат получен в результате исследования звезд-близнецов под названием C3PO, которое один из авторов (Тинг) инициировал в США, а позже к нему присоединились Лю и другие.
Наша команда собрала изысканную выборку спектроскопических данных от 91 пары звезд-близнецов — во много раз больше, чем аналогичные исследования, проводившиеся в прошлом.
Мы обнаружили, что некоторые звезды отличаются от своих близнецов, демонстрируя отчетливую химическую структуру с более высоким содержанием определенных элементов, таких как железо, никель и титан, по сравнению с другими, такими как углерод и кислород. Эти различия указывают на убедительное доказательство того, что звезда поглотила планету.
Нестабильность может стать неожиданно частым явлением
Если родительская звезда поглощает одного или нескольких членов планетной системы, это предполагает, что в динамике системы должна была возникнуть некоторая нестабильность.
Моделирование показывает, что такая нестабильность может быть обычным явлением на ранних этапах жизни планетной системы — первые 100 миллионов лет или около того. Однако любые следы планет, поглощенных в этот ранний период, были бы незаметны в наблюдаемых нами звездах, возраст которых составляет миллиарды лет.
Это говорит о том, что химические аномалии, которые мы видели, были вызваны более поздними нестабильностями, заставившими звезды поглотить некоторые планеты или планетарный материал.
Это открытие не является совершенно неожиданным. Теоретики, изучающие планетарную динамику, в том числе наш соавтор Бертрам Битч, отмечают, что многие планетные системы, как известно, нестабильны, особенно среди систем с планетами, называемыми «супер-Землями» — планетами несколько большего размера, чем Земля, но гораздо меньшими по размеру. чем такие гиганты, как Юпитер.
Системы, включая планету-суперземлю, могут быть особенно нестабильными. Гравитационное перетягивание каната между звездой-хозяином и ее массивными планетами может привести к нестабильности.
Тонкий баланс
Наше исследование побуждает нас пересмотреть свое место во Вселенной. Хотя мы считаем стабильность в нашей Солнечной системе само собой разумеющейся, во всем космосе это может быть ненормально.
Наше исследование не предполагает, что мы, скорее всего, увидим подобную нестабильность в нашей Солнечной системе. Однако даже с нашими новыми результатами важно признать, что поглощение планеты и нестабильность по-прежнему происходят лишь в меньшинстве случаев.
Мы надеемся, что наше исследование вдохновит больше людей на изучение планетных систем и их взаимоотношений со звездами-хозяевами. Наше понимание динамики систем множества тел все еще очень неполное.
Поскольку мы продолжаем исследовать тайны космоса, подобные исследования напоминают нам о хрупком балансе, который позволяет жизни процветать на Земле, и о потенциальной хрупкости нашего космического дома.
Информация от: Разговором
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
