Найдена экзопланета Kepler-1658b, орбита которой сужается из-за приливного взаимодействия со звездой

Впервые астрономы обнаружили экзопланету, орбита которой сужается возле старой родительской звезды. Инопланетный мир, похоже, обречен приближаться все ближе и ближе к своей звезде, пока не столкнется с ней.

Открытие предлагает новое понимание процесса планетарного орбитального распада, предоставляя первый взгляд на систему на этой поздней стадии эволюции.

Смерть из-за звезды — это судьба, которая, как считается, ожидает многие миры и может стать таковой для Земли через миллиарды лет, когда наше Солнце станет старше.

«Ранее мы обнаруживали свидетельства того, что экзопланеты движутся по спирали к своим звездам, но мы никогда раньше не видели такую ​​​​планету возле эволюционировавшей звезды», — говорит Шреяс Виссапрагада, ведущий автор нового исследования.

«Теория предсказывает, что эволюционировавшие звезды очень эффективно поглощают энергию с орбит своих планет, и теперь мы можем проверить эти теории наблюдениями».

Экзопланета получила обозначение Kepler-1658b. Как следует из названия, астрономы открыли экзопланету с помощью космического телескопа «Кеплер» — новаторской миссии по поиску планет, которая была запущена в 2009 году. Как ни странно, мир был самым первым новым кандидатом в экзопланеты, когда-либо наблюдаемым Кеплером.

Тем не менее, потребовалось почти десятилетие, чтобы подтвердить существование планеты, и объект официально вошел в каталог Кеплера как 1658-я запись.

Kepler-1658b — это так называемый горячий Юпитер — название, данное экзопланетам, равным по массе и размеру Юпитеру, но находящимся на очень близких орбитах возле своих звезд-хозяев. Для Kepler-1658b это расстояние составляет лишь одну восьмую часть дистанции между Солнцем и Меркурием. Для горячих юпитеров и других планет, таких как Kepler-1658b, которые уже находятся очень близко к своим звездам, орбитальный распад наверняка завершится разрушением.

Измерение орбитального распада экзопланет поставило перед исследователями сложную задачу, потому что этот процесс очень медленный и постепенный. В случае с Kepler-1658b, согласно новому исследованию, его орбитальный период уменьшается с незначительной скоростью около 131 миллисекунды (тысячные доли секунды) в год, а более короткая орбита указывает на то, что планета приближается к своей звезде.

Обнаружение этого снижения потребовало нескольких лет тщательных наблюдений. Они начались с Кеплера, а затем были продолжены телескопом Хейла в Паломарской обсерватории и, наконец, телескопом для исследования транзитных экзопланет, или TESS, который был запущен в 2018 году.

Все три инструмента зафиксировали транзиты экзопланеты. За последние 13 лет интервал между транзитами Kepler-1658b немного, но неуклонно уменьшался.

Коренной причиной орбитального распада, испытанного Kepler-1658b, являются приливы — то же явление, которое отвечает за ежедневные подъемы и опускания земных океанов. Приливы генерируются гравитационным взаимодействием между двумя вращающимися телами, например, между Землей и Луной или Kepler-1658b и ее звездой.

Гравитация тел искажает формы друг друга, и когда тела реагируют на эти изменения, высвобождается энергия. В зависимости от расстояний между вовлеченными телами, их размеров и скорости вращения эти приливные взаимодействия могут привести к тому, что тела будут отталкивать друг друга — как в случае Земли и Луны, медленно вращающейся вовне — или внутрь, как в случае с Kepler-1658b, к его звезде.

Исследователи еще многого не понимают в этой динамике, особенно в сценариях звезд-планет. Соответственно, дальнейшее изучение системы Kepler-1658 должно оказаться поучительным.

Звезда развилась до точки своего звездного жизненного цикла, когда она начала расширяться, и вступила в то, что астрономы называют субгигантской фазой. Внутренняя структура эволюционировавших звезд должна с большей готовностью приводить к рассеянию приливной энергии, забираемой с орбит планет, по сравнению с неэволюционировавшими звездами, такими как наше Солнце. Это ускоряет процесс распада орбиты, облегчая его изучение в масштабах человеческого времени.

Результаты также помогают объяснить внутреннюю странность Kepler-1658b, которая кажется ярче и горячее, чем ожидалось. Ученые говорят, что приливные взаимодействия, сокращающие орбиту планеты, могут также вырабатывать дополнительную энергию внутри самой планеты.

Ученые указывают на аналогичную ситуацию со спутником Юпитера Ио, самым вулканическим телом в Солнечной системе. Гравитационное притяжение Юпитера на Ио плавит внутренности планеты. Затем эта расплавленная порода извергается на поверхность, состоящую из желтых сернистых отложений и красной лавы.

Объединение дополнительных наблюдений Kepler-1658b должно пролить больше света на взаимодействие небесных тел. И поскольку TESS планирует продолжать тщательное изучение тысяч ближайших звезд, ученые ожидают, что телескоп обнаружит множество других экзопланет, подобных Kepler-1658b.

Результаты были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.