Kosmiczna spirala śmierci
Olbrzymia planeta grozi uderzeniem w naszą macierzystą gwiazdę

21.12.2022, 12:17

W pewnej odległości od Ziemi zespół badawczy obserwuje dużą egzoplanetę w agonii: zgodnie z ich obliczeniami Kepler-1658b z czasem zbliża się coraz bardziej do swojej gwiazdy – zderzenie jest nieuniknione. Ale ludzie prawdopodobnie już tego nie zauważą.

Kosmiczna katastrofa zbliża się do Ziemi 2600 lat świetlnych: „gorący Jowisz” Kepler-1658b porusza się po spirali w kierunku swojej gwiazdy i zderzy się z nią za około 2,5 miliona lat. Świadczą o tym obserwacje zespołów badawczych z USA i Wielkiej Brytanii. To pierwszy raz, kiedy taka spiralna śmierć została wykryta na planecie pochodzącej ze starej, zaawansowanej gwiazdy. Według naukowców w czasopiśmie obserwacja zapewnia również wgląd w przyszłość naszego Układu Słonecznego Listy z dziennika astrofizycznego.

„Wcześniej znaleźliśmy dowody na to, że planety poruszają się spiralnie w kierunku swoich gwiazd” – powiedział Shreyas Visapragada z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. „Jednak nigdy nie byliśmy w stanie wykryć tego zjawiska na wysoko rozwiniętej gwiezdnej planecie”. Gwiazdy te zużyły już większość swojego zapasu energii jądrowej i zaczynają rozszerzać się w czerwonego olbrzyma. Nasze Słońce osiągnie ten etap za około pięć miliardów lat.

Teoria głosi jednak, że gwiazdy te powinny być szczególnie skuteczne w wciąganiu planet na coraz ciaśniejsze orbity – aż w końcu wpadną w gwiazdę. Tak musi być w przypadku Kepler-1658b, gazowej planety wielkości Jowisza, krążącej bardzo blisko swojej gwiazdy: jej okres obiegu wynosi tylko 3,8 dnia, a odległość od gwiazdy to jedna ósma odległości od Merkurego i Słońce.

Aby wykryć jakiekolwiek zmiany na tej orbicie, Vassapragada i jego zespół ocenili obserwacje wykonane przez kosmiczne teleskopy Keplera i Tess oraz Teleskop Hale’a w Obserwatorium Palomar w latach 2009-2022. Jak widać z Ziemi, Kepler-1658b regularnie przechodzi przed swoją gwiazdą, pociemniając jednocześnie nieznacznie zmniejszając jego jasność. Pomiar tych tranzytów zapewnia astronomom natychmiastowy okres orbitalny planety. Obserwacja w dłuższym okresie czasu powinna pokazać, czy okres orbitalny się zmienia.

Planeta porusza się coraz szybciej

Jednak wydaje się to łatwiejsze niż jest. Bo te zmiany są bardzo powolne. Jednak za pomocą złożonej analizy zespół był w stanie określić spadek okresu orbitalnego o 131 milisekund rocznie. Zmniejszenie okresu orbitalnego oznacza, że ​​planeta porusza się coraz szybciej i zbliża się do gwiazdy po spirali. Według Vissapragady i jego współpracowników, całkowite zderzenie Keplera-1658b z gwiazdą zajmie około 2,5 miliona lat.

Zbliżająca się kosmiczna katastrofa jest spowodowana siłami pływowymi, jakie gwiazda i planeta wywierają na siebie w tak małej odległości. Coś podobnego dzieje się w układzie Ziemia-Księżyc: pływy spowodowane przez Księżyc spoczywający na Ziemi spowalniają obrót Ziemi – a ze względu na fizyczne prawo zachowania momentu pędu Księżyc musi oddalić się od Ziemi. Jeśli orbita jest zbyt wąska – jak w przypadku Keplera-1658b – efekt ten odwraca się i tym samym prowadzi do wewnętrznej orbity spiralnej.

Jednak interakcja pływów jest szczegółowo złożona i zależy również na przykład od wewnętrznej struktury ciał niebieskich. Modele teoretyczne wskazują, że wysoko rozwinięte gwiazdy są szczególnie skuteczne w przyspieszaniu planet w spiralę śmierci. „Mamy teraz po raz pierwszy przykład planety krążącej wokół ewoluującej gwiazdy i możemy to wykorzystać do ulepszenia naszych modeli fizyki pływów” – zauważa Visapragada. „Dla nas Kepler-1658 jest rodzajem kosmicznego laboratorium – a przy odrobinie szczęścia możemy znaleźć wiele takich systemów”.