Когда звезда вырабатывает весь водород в ядре, она превращается в красного гиганта, и её внешние слои раздуваются, как воздушный шар. Она становится такой громадной, что начинает задевать орбиты ближайших планет, а то и вовсе их проглатывает. Ученые уверены, что так заканчивают свой жизненный путь многие экзопланеты — планеты за пределами нашей Солнечной системы, которым не повезло оказаться слишком близко к своей звезде, когда та начинает "стареть".
Астрономы были почти уверены, что именно это и случилось с планетой, вращающейся вокруг звезды ZTF SLRN-2020, которая находится от нас в 12 000 световых лет. В 2020 году телескоп Zwicky Transient Facility в Калифорнии (он как раз ищет короткие вспышки в космосе) засек яркий световой сигнал оттуда. Когда ученые посмотрели на данные за предыдущий год, оказалось, что звезда потихоньку становилась все ярче и ярче перед самой вспышкой. Ну, ясное дело, подумали они, — звезда раздулась и проглотила свою соседку.
Но всё оказалось не так просто. В новой статье в The Astrophysical Journal американские исследователи рассказали другую историю. Оказывается, планета у ZTF SLRN-2020 — гигант размером с Юпитер — вовсе не была пассивной жертвой разбушевавшейся звезды. Наоборот, миллионы лет она медленно, но верно, по спирали приближалась к ZTF SLRN-2020 (ее орбита изначально была даже теснее, чем у Меркурия вокруг Солнца). В конце концов, гравитация звезды пересилила, и планета просто врезалась в раскаленную поверхность, вызвав тот самый яркий «хлопок».
Вот как это происходило: четыре этапа постепенного падения планеты на звезду ZTF SLRN-2020. Иллюстрация: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Разгадка пришла благодаря мощнейшему телескопу НАСА имени Джеймса Уэбба. Его чуткие инструменты MIRI (работает в среднем инфракрасном диапазоне) и NIRSpec (анализирует ближний инфракрасный свет) провели, так сказать, «осмотр места происшествия». И выяснилось: ZTF SLRN-2020 в момент столкновения еще и близко не была раскалена так, как положено красному гиганту. А значит, сценарий «звезда раздулась и съела планету» тут не сработал.
«Планета, видимо, сначала начала слегка касаться атмосферы звезды. А дальше процесс пошел лавиной — она стала притягиваться всё быстрее и быстрее», — объясняет Морган Маклеод, астрофизик из Гарварда и MIT. «Приближаясь, планета как бы начала 'размазываться' вокруг звезды».
И вот, когда точка невозврата была пройдена, планета столкнулась с ZTF SLRN-2020. В результате произошел «фейерверк», который выбросил во все стороны газ из внешних слоев звезды. Целый год после этого тяжелые элементы из этого газа остывали и превращались в холодную пыль. Тут-то спектрограф NIRSpec «Уэбба» и смог изучить «химический состав» этих остатков катастрофы. Все эти данные помогут ученым лучше понять, как вообще звезды взаимодействуют со своими планетами.
«Мы только-только начинаем подбираться к изучению таких событий», — говорит Райан Лау, астроном и главный автор исследования. «Это единственный случай, который мы застали, можно сказать, в прямом эфире, и сейчас у нас есть лучшие данные о том, что осталось после того, как всё улеглось. Надеемся, это только первое подобное событие в нашей коллекции».
