Astronomové jsou svědky hvězdy požírající planetu

Astronomové pomocí dalekohledu Gemini South v Chile, který provozuje NOIRLab NSF, pozorovali první přesvědčivý důkaz o umírající hvězdě podobné Slunci, která pohlcuje exoplanetu. Projev této události byl pozorován v dlouhém a nízkoenergetickém výbuchu z hvězdy – výmluvný podpis planety letící po povrchu hvězdy. Tento dosud neviděný proces může být předzvěstí konečného osudu Země, když se Slunce za přibližně pět miliard let přiblíží ke konci svého života.

Gemini South zachycuje první přímý důkaz o pohlcení exoplanety starou hvězdou podobnou Slunci. Vědci poprvé přímo pozorovali hvězdu pohlcující planetu, což je událost, která by mohla naznačit konečný osud naší vlastní Sluneční soustavy. Objev nabízí důležité poznatky o vývoji a konečném osudu planetárních systémů.

Studiem bezpočtu hvězd v různých fázích jejich vývoje se astronomům podařilo dát dohromady pochopení životního cyklu hvězd a jejich interakce s okolními planetárními systémy během stárnutí. Tento výzkum potvrzuje, že když se hvězda podobná Slunci blíží ke konci svého života, expanduje v rozmezí od 100 do 1000násobku své původní velikosti, až nakonec pohltí vnitřní planety systému. Odhaduje se, že k takovým událostem dochází v celé Mléčné dráze pouze několikrát ročně. Ačkoli minulá pozorování potvrdila následky pohlcení planet, astronomové dosud nikdy žádnou hvězdu při činu nepřistihli.

Díky výkonu kamery Gemini South Adaptive Optics Imager (GSAOI) na dalekohledu Gemini South, jedné polovině International Gemini Observatory, provozované NSF NOIRLab, astronomové pozorovali první přímý důkaz expanze umírající hvězdy, aby pohltila jednu z jejích planet. Důkaz pro tuto událost byl nalezen ve výmluvném „dlouhém a nízkoenergetickém“ výbuchu z hvězdy v Mléčné dráze asi 13 000 světelných let od Země. Tato událost, tj. pohlcení planety rozpínající se hvězdou, pravděpodobně předznamenává konečný osud Merkuru, Venuše a Země, kdy naše Slunce započne své smrtelné bolesti asi za pět miliard let.

„Tato pozorování poskytují nový pohled na hledání a studium miliard hvězd v naší Mléčné dráze, které již pohltily své planety,“ říká Ryan Lau, astronom NOIRLab a spoluautor této studie, která byla zveřejněna 3. května 2023 v časopise Nature.

Hvězda podobná Slunci po většinu svého života spaluje vodík na helium ve svém horkém, hustém jádru, což umožňuje hvězdě působit proti drtivé hmotnosti jejích vnějších vrstev. Když dojde vodík v jádru, hvězda začne spalovat helium na uhlík a vodíková fúze migruje do vnějších vrstev hvězdy, způsobuje jejich expanzi a mění hvězdu podobnou Slunci v červeného obra.

Taková transformace je však špatnou zprávou pro všechny planety uvnitř systému. Když se povrch hvězdy nakonec rozepne, aby pohltil některé z jejích planet, interakce by vyvolala velkolepý výbuch energie a materiálu. Tento proces by také zbrzdil oběžnou rychlost planety, což by způsobilo, že by se ponořila do nitra hvězdy.

První náznaky této události byly odkryty optickými snímky ze Zwicky Transient Facility (ZTF). Archivní infračervené pokrytí z NASA v projektu Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE), který je schopen nahlédnout do prašného prostředí při hledání výbuchů a jiných přechodných událostí, pak potvrdilo událost pohlcení nazvanou ZTF SLRN-2020. „Vlastní analýza celooblohových infračervených map z NEOWISE našeho týmu je příkladem obrovského objevitelského potenciálu souborů archivních průzkumných dat,“ řekl astronom NOIRLab Aaron Meisner, další spoluautor článku.

Rozlišení výbuchu planetárního pohlcení od jiných typů výbuchů, jako jsou události typu sluneční erupce a výrony koronální hmoty, je obtížné a vyžaduje pozorování s vysokým rozlišením, aby bylo možné určit místo výbuchu, a dlouhodobá měření jeho jasnosti bez kontaminace blízkými hvězdami. Gemini South poskytla tato zásadní data díky svým schopnostem adaptivní optiky. 

„Gemini South pokračuje v rozšiřování našeho chápání vesmíru a tato nová pozorování podporují předpovědi budoucnosti naší vlastní planety,“ řekl programový ředitel NSF Gemini Observatory Martin Still. „Tento objev je úžasným příkladem výkonů, kterých můžeme dosáhnout, když spojíme prvotřídní dalekohled a špičkovou vědeckou spolupráci.“

„S těmito revolučními novými optickými a infračervenými průzkumy jsme nyní svědky takových událostí, které se dějí v reálném čase v naší Mléčné dráze – což je důkazem naší téměř jisté budoucnosti jako planety,“ řekl Kishalay De, astronom z Massachusettského institutu (MIT) a hlavní autor článku.

Výbuch v důsledku pohlcení planety trval přibližně 100 dní a charakteristiky jeho světelné křivky, stejně jako vyvrženého materiálu, poskytly astronomům pohled na hmotnost hvězdy a její pohlcené planety. Vyvržený materiál sestával z vodíku asi o 33 hmotnostech Země a asi 0,33 hmotnostech Země z prachu.

„Jedná se o materiál tvořící hvězdy a planety, který je recyklován nebo vyhozen ven do mezihvězdného prostoru díky hvězdě, která požírá planetu,“ řekl Ryan Lau. Z této analýzy tým odhadl, že hmotnost hvězdy je asi 0,8-1,5krát větší než hmotnost Slunce a pohlcená planeta byla 1-10krát větší než Jupiter.

Nyní, když byly poprvé identifikovány znaky planetárního pohlcení, astronomové zlepšili techniky, které mohou použít k hledání podobných událostí, které se dějí jinde ve vesmíru. To bude obzvláště důležité, až bude observatoř Vera C. Rubin uvedena do provozu v roce 2025. Například pozorované účinky chemického znečištění na pozůstatky hvězdy, když jsou pozorovatelné, mohou naznačovat, že došlo k pohlcení planety. Interpretace této události také poskytuje důkaz pro chybějící článek v našem chápání evoluce a konečného osudu planetárních systémů, včetně toho našeho.

„Myslím, že na těchto výsledcích je něco docela pozoruhodného, co vypovídá o pomíjivosti naší existence,“ říká Ryan Lau. „Po miliardách let, které pokrývají životnost naší Sluneční soustavy, vlastní závěrečné stadium pravděpodobně završí poslední záblesk, který trvá jen několik měsíců.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/cosmic-cannibalism-astronomers-witness-star-devouring-planet-in-possible-preview-of-earths-ultimate-fate/ a https://scitechdaily.com/caught-in-the-act-astronomers-detect-a-star-devouring-a-planet-for-the-first-time/

autor: František Martinek