Примерно через пять миллиардов лет наше Солнце выйдет из фазы главной последовательности и войдет в фазу красного гиганта. В этот момент Солнце расширится и поглотит планеты внутренней солнечной системы, включая Меркурий и Венеру. Что станет с Землей, когда это произойдет, было предметом споров на протяжении многих десятилетий. Но с недавним взрывом открытий экзопланет, на данный момент подтверждено 5759 в 4305 системах, астрономы надеются узнать больше о том, как планеты ведут себя как звезды к концу своего жизненного цикла.
Используя 10-метровый телескоп обсерватории Кека на Гавайях, международная группа астрономов обнаружила планету земного типа, вращающуюся вокруг белого карлика в 4000 световых годах от Земли. Эта планета вращается вокруг своей звезды, масса которой составляет примерно половину нашего Солнца, на расстоянии примерно в два раза больше, чем сегодняшняя Земля. Эта система похожа на ту, которой, как ожидается, станет наша система, когда Солнце израсходует остатки своего топлива и сбросит свои внешние слои в виде сверхновой. Это также дает некоторые гарантии того, что Земля выживет, если Солнце станет красным гигантом и взорвется сверхновой.
Группу возглавил Кеминг Чжан, бывший аспирант Калифорнийского университета в Беркли, который сейчас является научным сотрудником Эрика и Венди Шмидт в области естественных наук в Калифорнийском университете в Сан-Диего. К нему присоединились несколько коллег из Калифорнийского университета в Беркли, Калифорнийского университета в Сан-Диего, Университета Цинхуа, Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики (CfA), Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт), Вашингтонского университета, Университета штата Огайо, Университета Мэриленда и Центр космических полетов имени Годдарда НАСА. Статья с подробным описанием их результатов появилась недавно в журнале. Естественная астрономия.
Подведем итоги: расширение Солнца по мере его превращения в красного гиганта, скорее всего, будет означать разрушение Меркурия и Венеры. В то же время уменьшение массы Солнца заставит оставшиеся планеты перейти на более далекие орбиты, включая Землю. Если Земля выживет, когда Солнце в конечном итоге станет сверхновой, она, скорее всего, будет вращаться вокруг образовавшегося остатка белого карлика на расстоянии 2 астрономических единиц (АЕ) — в два раза больше нынешнего расстояния. Как сообщил Чжан в пресс-релизе Калифорнийского университета в Беркли,
«В настоящее время мы не согласны с тем, сможет ли Земля быть поглощена красным гигантом Солнцем через шесть миллиардов лет. В любом случае, планета Земля будет пригодна для жизни только еще примерно миллиард лет, затем океаны Земли испарится из-за безудержного парникового эффекта – задолго до того, как возникнет какая-либо опасность быть проглоченным красным гигантом.
Это то, что астрономы, возможно, обнаружили, когда наблюдали эту планетную систему на расстоянии около 4000 световых лет от нас. Эта система расположена недалеко от выпуклости в центре нашей галактики и впервые была замечена в 2020 году, когда она проходила мимо другой звезды в 25 000 световых годах от Земли. Это вызвало событие микролинзирования, в ходе которого сильная гравитация белого карлика сфокусировала свет фоновой звезды и усилила его в 1000 раз. Событие было впервые обнаружено Корейской сетью телескопов микролинзирования (NMTNet) в южном полушарии, в результате чего команда назвала его KMT-2020-BLG-0414.
Команда подсчитала, что в систему входит звезда, масса которой вполовину меньше нашего Солнца, планета размером с Землю и, вероятно, коричневый карлик, масса которого в 17 раз превышает массу Юпитера. Анализ также показал, что планета размером с Землю вращается вокруг своей звезды на расстоянии от 1 до 2 а.е. В то время было трудно определить тип звезды, поскольку соседние звезды и увеличенная звезда на заднем плане заслоняли ее свет. В 2023 году процесс линзирования завершился, что позволило команде более подробно изучить систему линз с помощью 10-метрового телескопа Кек II на Гавайях.
Как заявил Чжан, команда сделала два отдельных изображения, но ничего не обнаружила. Поскольку линзирующая звезда была темной и маломассивной, они пришли к выводу, что это мог быть только белый карлик. Как упоминалось ранее, ученые не уверены, что произойдет с Землей, когда она достигнет фазы красного гиганта, и выживет ли она на орбите остатка Белой звезды. Эта планетная система является примером планеты, пережившей расширение и взрыв сверхновой звезды. Однако шансов на то, что он станет обитаемым, мало, поскольку его орбита находится за пределами обитаемой зоны белого карлика.
Кроме того, некоторые исследования показывают, что, если расширяющееся Солнце не поглотит нашу планету, оно в конечном итоге сдует нашу атмосферу и испарит океаны Земли. Соавтор Джессика Лу, доцент и заведующий кафедрой астрономии Калифорнийского университета в Беркли, сказала:
«Сможет ли жизнь на Земле выжить в этот период (красных гигантов) неизвестно. Но, конечно, самое главное, чтобы Землю не поглотило Солнце, когда оно превратится в красного гиганта. Эта система, обнаруженная Кемингом, является примером планеты – вероятно, земноподобной планеты, первоначально находившейся на орбите, аналогичной земной, – которая пережила фазу красного гиганта своей родительской звезды».
Кроме того, Чжан и его коллеги разрешили неясность относительно местонахождения коричневого карлика. Согласно первоначальному анализу, коричневый карлик имел очень широкую орбиту, подобную Нептуну или Меркурию. В последнем случае это будет горячий коричневый карлик, похожий на множество «горячих юпитеров», неоднократно наблюдаемых за пределами нашей Солнечной системы. Чжан и его коллеги могли бы контролировать последний сценарий, поскольку коричневый карлик на близкой орбите был бы уничтожен, как только звезда вошла в фазу красного гиганта.
Эта двусмысленность возникла из-за «вырождения микролинз», когда две разные конфигурации линз могут привести к одному и тому же эффекту линз. К счастью, в 2022 году Чжан и соавтор Блум обнаружили аналогичное вырождение, используя алгоритм машинного обучения, предназначенный для анализа моделирования микролинз. Когда они применили ту же технику к KMT-2020-BLG-0414, им удалось исключить альтернативные модели планетной системы. Как объяснил Блум:
«Микролинзирование стало очень интересным способом изучения других звездных систем, которые невозможно наблюдать и обнаружить с помощью обычных средств, то есть метода транзита или метода лучевых скоростей. Сейчас нам открывается целый ряд миров через канал микролинзирования, и самое интересное то, что мы находимся на пороге открытия подобных экзотических конфигураций».
Эта система предлагает множество возможностей для последующих наблюдений с помощью телескопов следующего поколения, таких как Римский космический телескоп Нэнси Грейс (RST), запуск которого запланирован на 2027 год. Одна из основных целей RST — поиск кривых блеска микролинзирующих экзопланет. «Необходимо тщательное наблюдение за лучшими объектами в мире, например. Б. адаптивная оптика и обсерватория Кека не просто через день или месяц, а через много-много лет, после того, как линза отошла от линзы. Звезда на заднем плане, чтобы вы могли начать видеть то, что видите, чтобы внести ясность», — сказал Блум.
Результаты, похоже, подтверждают другую теорию о судьбе нашей Солнечной системы. По мере расширения Солнца обитаемая зона нашей системы перемещается во внешнюю часть Солнечной системы. Если к этому моменту человечество все еще будет существовать, ему придется мигрировать к ледяным спутникам, вращающимся вокруг Юпитера и Сатурна, которые, вероятно, станут планетами, покрытыми глубокими океанами, что придаст новый смысл словам «океанические миры».
Дальнейшее чтение: Новости Беркли, Естественная астрономия
