Астрономы Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили планету, находящуюся на расстоянии около 140 световых лет от Земли, которая стремительно разрушается.
Эта разрушающаяся планета обладает массой, сопоставимой с массой Меркурия, однако она обращается вокруг своей звезды в двадцать раз ближе, чем Меркурий к Солнцу, завершая один полный оборот всего за 30,5 часов. На таком близком расстоянии от своей звезды планета, вероятно, покрыта магмой, которая испаряется в космос. Пока раскаленная планета стремительно вращается вокруг своей звезды, она теряет огромное количество поверхностных минералов, фактически испаряя себя.
Астрономы заметили эту планету с помощью спутника NASA по транзитному наблюдению экзопланет (TESS), миссии под руководством MIT, которая следит за ближайшими звездами в поисках транзитов — периодических падений яркости звезд, которые могут указывать на наличие орбитальных экзопланет. Сигнал, который привлек внимание астрономов, оказался необычным транзитом с колеблющимся по глубине падением на каждом обороте.
Ученые подтвердили, что сигнал исходит от плотно обращающейся каменистой планеты, которая оставляет за собой длинный, кометоподобный хвост из обломков.
"Протяженность хвоста колоссальна, достигая 9 миллионов километров в длину, что составляет примерно половину всей орбиты планеты", — говорит Марк Хон, ученый из Института астрофизики и космических исследований имени Кавли MIT.
Судя по всему, планета разрушается с поразительной скоростью, теряя количество материала, эквивалентное одному Эвересту каждый раз, когда она совершает оборот вокруг своей звезды. При таком темпе, учитывая ее небольшую массу, исследователи предсказывают, что планета может полностью разрушиться примерно через 1-2 миллиона лет.
"Нам повезло поймать ее именно в тот момент, когда она действительно исчезает", — говорит Ави Шпорер, соавтор открытия, также работающий в Научном офисе TESS. "Это как будто она на последнем дыхании".
Хон и Шпорер вместе с коллегами опубликовали свои результаты в журнале Astrophysical Journal Letters. Среди соавторов из MIT — Саул Раппапорт, Эндрю Вандербург, Йерон Ауденаерт, Уильям Фонг, Джек Хавиланд, Кэтрин Хессе, Даниэль Мутукришна, Глен Петитпас, Элли Шмельцер, Сара Сигер и Джордж Рикер, а также соавторы из нескольких других учреждений.
Новая планета, получившая обозначение BD+05 4868 Ab, была обнаружена почти случайно?
«Мы не искали планету такого типа», — говорит Хон. «Мы занимались типичной проверкой планет, и мне на глаза попался этот сигнал, который показался очень необычным».
Обычный сигнал орбитальной экзопланеты выглядит как кратковременное падение в кривой яркости, которое повторяется с регулярностью, указывая на то, что компактное тело, такое как планета, на короткое время закрывает свет своей звезды.
Однако этот типичный паттерн был совершенно не похож на то, что Хон и его коллеги зафиксировали от звезды BD+05 4868 A, расположенной в созвездии Пегас. Хотя транзит происходил каждые 30,5 часов, яркость возвращалась к норме гораздо медленнее, что свидетельствовало о наличии длинной структуры, все еще блокирующей свет звезды. Более того, глубина падения изменялась с каждым оборотом, что указывало на то, что то, что проходило перед звездой, не всегда имело одинаковую форму или блокировало одинаковое количество света.
«Форма транзита напоминает комету с длинным хвостом», — объясняет Хон, — «но маловероятно, что этот хвост содержит летучие газы и лед, как это ожидается от настоящей кометы — они не могли бы выжить в такой близости к звезде. Однако минеральные частицы, испаряющиеся с поверхности планеты, могут оставаться достаточно долго, чтобы образовать такой характерный хвост».
Учитывая близость к своей звезде, команда оценивает, что планета раскалена до примерно 1,600 градусов Цельсия, или почти 3,000 градусов Фаренгейта. Пока звезда обжигает планету, любые минералы на ее поверхности, вероятно, закипают и улетучиваются в космос, где остывают, образуя длинный и пыльный хвост.
Драматическая гибель этой планеты является следствием ее низкой массы, которая находится между массами Меркурия и Луны. Более массивные земные планеты, такие как Земля, обладают более сильным гравитационным притяжением и, следовательно, могут удерживать свои атмосферы. Для BD+05 4868 Ab исследователи предполагают, что гравитации недостаточно, чтобы удержать планету целиком.
«Это очень крошечный объект с очень слабой гравитацией, поэтому он легко теряет массу, что еще больше ослабляет его гравитацию, и он теряет еще больше массы», — объясняет Шпорер. «Это процесс, который выходит из-под контроля, и ситуация для планеты только ухудшается».
Почти из 6,000 планет, обнаруженных астрономами на сегодняшний день, ученым известны лишь три другие разрушающиеся планеты за пределами нашей Солнечной системы. Каждая из этих распадающихся миров была замечена более десяти лет назад с использованием данных космического телескопа NASA «Кеплер». Все три планеты были зафиксированы с похожими кометоподобными хвостами. Однако BD+05 4868 Ab обладает самым длинным хвостом и наиболее глубокими транзитами среди четырех известных на сегодняшний день разрушающихся планет.
«Это указывает на то, что ее испарение происходит с наибольшей катастрофичностью, и она исчезнет гораздо быстрее, чем другие планеты», — поясняет Хон.
Звезда, вокруг которой вращается планета, находится относительно близко и, следовательно, ярче, чем звезды, сопровождающие другие три разрушающиеся планеты. Это делает данную систему идеальной для дальнейших наблюдений с использованием космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), который поможет определить минеральный состав пылевого хвоста, выявляя, какие цвета инфракрасного света он поглощает.
Этим летом Хон и аспирант Николас Тусай из Университета штата Пенсильвания возглавят наблюдения за BD+05 4868 Ab с помощью JWST. «Это уникальная возможность непосредственно измерить внутренний состав скалистой планеты, что может рассказать нам много о разнообразии и потенциальной обитаемости земных планет за пределами нашей Солнечной системы», — отмечает Хон.
Исследователи также планируют просмотреть данные TESS в поисках признаков других разрушающихся миров.
«Иногда с едой приходит и аппетит, и мы сейчас пытаемся инициировать поиск именно таких объектов», — говорит Шпорер. «Это странные объекты, и форма сигнала меняется со временем, что делает их трудными для обнаружения. Но мы активно работаем над этой задачей».
