Смерть звезды сыграет в пинбол планетами

Астрономы смоделировали, как изменение гравитационных сил в системе в результате превращения звезды в белый карлик заставит ее планеты улететь с орбит и отскочить от силы тяжести друг друга, как шары в игре пинбол.

В процессе они будут сбивать близлежащие обломки в умирающее солнце, предлагая ученым понимание изначального развития белых карликов с загрязненной атмосферой, которые мы видим сегодня.

Система HR 8799 находится на расстоянии 135 световых лет от нас и состоит из звезды типа А возрастом 30-40 миллионов лет и четырех необычно массивных планет, которые в 5 раз больше массы Юпитера, и вращаются очень близко друг к другу. Система также содержит два диска обломков, один из которых находится внутри орбиты самой внутренней планеты, а другой - вне самой внешней. Недавние исследования показали, что 4 планеты зафиксированы в идеальном ритме, при котором каждая из них совершает удвоение орбиты соседа: таким образом, пока наиболее дальняя завершает 1 орбиту, следующая, ближе к звезде, проходит 2 орбиты, следующая уже 4, а ближайшая к звезде - 8.

Команда из Университета Эксетера и Университета Уорика решила узнать окончательную судьбу системы, создав модель, позволившую им играть в «планетарный пинбол», исследуя причины возможной дестабилизации идеального ритма.

Они определили, что резонанс, блокирующий четыре планеты, сохранится в течение следующих 3 миллиардов лет, несмотря на влияние галактических приливов и близких пролетов других звезд. Но он сломается, когда звезда войдет в фазу красного гиганта, когда расширится в несколько сотен раз по сравнению с нынешними размерами и выбросит почти половину своей массы, превращаясь в белого карлика.

Затем планеты начнут скручиваться и превратятся в очень хаотичную систему, в которой их движения станут очень неопределенными. Даже изменение положения планеты на сантиметр в начале процесса может кардинально изменить результат.

Профессор Саша Хинкли из Университета Эксетера сказал: «Система HR 8799 стала культовой для экзопланетной науки с момента ее открытия почти 13 лет назад, поэтому интересно заглядывать в будущее и наблюдать, как она эволюционирует из гармоничного объединения планет в хаотичную сцену».

Ведущий автор доктор Димитри Верас из физического факультета Уорикского университета сказал: «Планеты будут отскакивать друг от друга под действием силы тяжести. В одном случае самая внутренняя планета может быть выброшена из системы. В другом случае - это будет третья планета. Или вторая и четвертая планеты могут поменяться местами. Возможна любая комбинация с небольшими изменениями».

«Они такие большие и находятся так близко друг к другу, что единственное, что удерживает их в идеальном ритме прямо сейчас, - это расположение орбит. Все четыре соединены в цепочку. Как только звезда потеряет массу, их положение изменится, тогда двое из них разлетятся друг от друга, вызывая цепную реакцию между всеми четырьмя».

Независимо от точного движения планет, в одном команда уверена - планеты будут перемещаться настолько, чтобы вытеснить материал с дисков обломков системы в атмосферу звезды. Именно этот тип обломков анализируют сегодня астрономы, чтобы узнать историю других систем белых карликов.

«Планетная система HR 8799 представляет собой предвкушение загрязнения систем белых карликов, которые мы видим сегодня. Это демонстрация ценности вычисления судеб планетных систем, а не просто наблюдения за их формированием».

Выводы астрономов из Университета Эксетера и Университета Уорика опубликованы в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.