Впервые астрономы наблюдали, как умирающая звезда вздымается и поглощает одну из своих планет — так же, как когда-нибудь Солнце поглотит Землю. Исследователи заметили это событие на расстоянии около 12 000 световых лет в созвездии Орла, когда искали фейерверки, связанные со слияниями звезд. Исследователи говорят, что относительно небольшой катаклизм, который вспыхнул всего в 1/1000 ярче, чем слияние двойных звезд, может открыть совершенно новую область исследований.
«Это открывает путь к новым открытиям», — говорит Игорь Андреони, астроном из Университета Мэриленда, не участвовавший в наблюдениях. «Как на самом деле происходит процесс поглощения?»
Астрофизикам давно известно, что когда у подобной Солнцу звезды заканчивается топливо, она становится красным гигантом, достаточно большим, чтобы поглотить любую планету на близкой орбите. Рост происходит, когда звезда истощает водородное топливо в своем ядре, и реакции синтеза, которые заставляют звезду сиять, распространяются наружу в поисках большего количества топлива, раздувая внешние слои звезды. Это означает, что Солнце в конечном итоге поглотит Землю и другие твердые планеты, хотя этого не произойдет еще через 5 миллиардов лет.
Такого события никогда не видели — до сих пор. В мае 2020 года Кишалай Де, астроном из Массачусетского технологического института, и его коллеги изучали данные Zwicky Transient Facility, оптического обзорного телескопа в Паломарской обсерватории в Калифорнии. Они искали характерное увеличение яркости слияния двух звезд, известное как красная новая. Вместо этого исследователи обнаружили нечто гораздо более загадочное.
Одна звезда, позже получившая название ZTF SLRN-2020, стала в 100 раз ярче в течение 10 дней, прежде чем медленно погаснуть. Не зная, что это было, команда получила спектр звезды — разбивку ее яркости по разным длинам волн — с одного из гигантских телескопов обсерватории WM Keck на Гавайях. Слияние двух звезд обычно производит много сверхгорячего водорода и гелия, которые оставляют яркие эмиссионные линии в спектре. Но эти отсутствовали. Вместо этого исследователи наблюдали выбросы гораздо более холодных молекулярных газов, а не то, что они ожидали от слияния звезд.
ZTF SLRN-2020 оставался загадкой до тех пор, пока год спустя команда не проанализировала его спектр в инфракрасном диапазоне с помощью телескопа Хейла Паломара и не обнаружила, что он по-прежнему удивительно яркий. Оглядываясь назад в архивы, они увидели, что она начала светлеть в инфракрасном диапазоне примерно за 7 месяцев до внезапной оптической вспышки, которую они первоначально обнаружили. Постепенно начала вырисовываться картина.
По мере того, как звезда увеличивалась, объект-компаньон начал тереться о ее внешние слои, нагревая их и заставляя их становиться ярче в инфракрасном диапазоне. Трение также ухудшило бы орбиту компаньона, пока он не упал бы на звезду. Это погружение наполнило бы звезду большим количеством гравитационной энергии, раздув ее так, что она ярко вспыхнула бы в оптическом диапазоне. Когда в последующие месяцы он снова остыл и снова сжался — так что оптическая вспышка исчезла — некоторый звездный материал остался в виде завесы из светящейся пыли, что объясняет долгоживущую инфракрасную яркость.
Хотя эволюция и спектры события напоминали слияние двойных звезд, его затемнение указывало на слияние звезд и планет. Звезда слился с чем-то в 1/1000 массы звездыисследователи сообщают сегодня в Природа. Это сделало бы ее планетой размером примерно с Юпитер.
«Доказательства, которые они представляют, довольно поразительны, — говорит Андреони. «Это показывает силу наличия нескольких телескопов, наблюдающих за небом снова и снова». Суви Гезари, астроном из Научного института космического телескопа, говорит, что наблюдения расширяют феномен красных новых до гораздо более низких светимостей и до режима планетарных поглощений. «Будущие открытия могут дать нам яркую картину судьбы солнечных систем, подобных нашей», — говорит она.
Де говорит, что он был унижен, когда подумал об этом аспекте открытия, которое показывает, «насколько мы малы в общей схеме вещей». Теперь, когда астрономы знают, что искать, Де ожидает, что исследователи найдут гораздо больше звезд, пожирающих планеты, особенно с появлением новых и более мощных обзорных телескопов. «Они должны быть общими», — говорит он. «Мы будем делать это постоянно».