Nature Astronomy: В космосе нашли пример того, что будет с Землей и Солнцем

Похожую на Землю планету, которая находится в 4 000 световых лет от нас в галактике Млечный Путь, открыли астрономы Калифорнийского университета в Беркли.

Это открытие позволяет представить, что произойдёт с нашей планетой через миллиарды лет, когда Солнце станет белым карликом, а разрушенная и замёрзшая Земля переместится за орбиту Марса.

Эта далёкая планетарная система состоит из белого карлика массой примерно в половину массы Солнца и спутника размером с Землю. Он находится на орбите, которая вдвое больше нынешней земной.

Возможно, Землю ждёт такая же судьба. Солнце раздуется и поглотит Меркурий и Венеру. По мере расширения оно превратится в красного гиганта, а его уменьшающаяся масса заставит планеты мигрировать на более далёкие орбиты. У Земли появится шанс выжить вдали от Солнца.

Внешние слои красного гиганта будут сдуты, и останется плотный белый карлик размером с планету, но с массой звезды. Если Земля выживет к тому времени, она будет вращаться по орбите вдвое больше нынешней.

В журнале Nature Astronomy опубликовано открытие об эволюции таких звёзд главной последовательности, как Солнце. Они превращаются в красных гигантов, а затем — в белых карликов. Это влияет и на планеты вокруг них.

Некоторые исследования показывают, что для Солнца этот процесс может начаться примерно через 1 миллиард лет. Он приведёт к испарению земных океанов и удвоению орбитального радиуса Земли. Правда, если расширяющееся Солнце не поглотит нашу планету раньше.

Через 8 миллиардов лет внешние слои Солнца рассеются, оставив после себя белый карлик. Его масса будет вдвое меньше солнечной, но больше массы Земли.

Руководитель исследования Кеминг Чжан считает, что пока нет единого мнения о том, сможет ли Земля избежать поглощения красным гигантским Солнцем через 6 миллиардов лет. По его словам, планета будет пригодна для жизни ещё около миллиарда лет, но затем океаны испарятся из-за парникового эффекта задолго до поглощения Земли красным гигантом.

Найденная планетарная система — пример с планетой, которая выжила, несмотря на то, что находится далеко от своего тусклого белого карлика. Возможно, когда-то на ней были пригодные для жизни условия.

Джессика Лу, доцент и заведующая кафедрой астрономии Калифорнийского университета в Беркли, говорит, что неизвестно, сможет ли жизнь на Земле пережить фазу красного гиганта Солнца. Но самое главное, чтобы Земля не была поглощена Солнцем.

Система, найденная Кемингом, — это пример планеты, похожей на Землю. Она изначально находилась на орбите, аналогичной земной, и пережила фазу красного гиганта у своей звезды-хозяина.

Микролинзирование заставляет звезду становиться ярче в тысячи раз

В 2020 году астрономы обратили внимание на планетарную систему, расположенную вблизи выпуклости в центре нашей галактики. Проходя перед более удаленной звездой, система сфокусировала и усилила её свет в 1000 раз благодаря своей гравитации, действующей как линза.

Команда, которая обнаружила это явление микролинзирования, назвала его KMT-2020-BLG-0414. Оно было найдено Корейской сетью телескопов микролинзирования в Южном полушарии.

Увеличение фоновой звезды в Млечном Пути заметили по небольшому изменению яркости. Эта звезда находится на расстоянии около 25 000 световых лет от Земли.

Анализ изменения яркости позволил команде предположить, что в систему входят:

• звезда с массой примерно в половину массы Солнца;
• планета с массой Земли;
• очень большая планета с массой в 17 раз больше массы Юпитера — скорее всего, коричневый карлик.

Коричневые карлики — это объекты, масса которых чуть меньше необходимой для воспламенения в ядре, поэтому они не становятся полноценными звёздами.

Анализ показал, что похожая на Землю планета находится на расстоянии от 1 до 2 астрономических единиц от неизвестной звезды. Это примерно вдвое больше, чем расстояние между Землей и Солнцем. Свет звезды терялся из-за бликов других звёзд.

Чжан и его коллеги, включая астрономов Джессику Лу и Джошуа Блума из Калифорнийского университета в Беркли, использовали 10-метровый телескоп Keck II на Гавайях, чтобы изучить систему линзирования в 2023 году. Телескоп был оснащён адаптивной оптикой для коррекции размытия из-за атмосферы.

Джессика Лу отметила, что после события линзирования прошло три года, поэтому фоновая звезда стала тусклой. Если бы линзирующая звезда была обычной звездой главной последовательности, такой как Солнце, её можно было бы увидеть.

Чжан не увидел ничего интересного на двух отдельных снимках, полученных с помощью телескопа Кека.

Наши выводы основаны на исключении других вариантов, поскольку обычную звезду было бы легко увидеть, — сказал Чжан.

Поскольку линза тёмная и имеет небольшую массу, мы пришли к выводу, что это может быть только белый карлик.

Лу занимается поиском микролинз, вызванных свободно плавающими чёрными дырами в Млечном Пути. Он считает, что интереснее не видеть ничего, чем видеть что-то .

Поиск экзопланет с помощью микролинзирования

Чжан в рамках своего проекта тщательно изучает события микролинзирования, которые указывают на наличие экзопланет.

По словам Чжана, им повезло, поскольку только одна из 10 микролинзирующих звёзд с планетами обычно оказывается белым карликом.

Кроме того, новые наблюдения помогли Чжану и его коллегам определить местоположение коричневого карлика.

Коричневый карлик находится либо на очень широкой орбите, как у Нептуна, либо в пределах орбиты Меркурия. Чжан говорит, что планеты-гиганты на маленьких орбитах часто встречаются за пределами Солнечной системы. Но поскольку коричневый карлик вращается вокруг звёздного остатка, это маловероятно, так как он был бы поглощён.

Моделирование усложняется из-за вырождения микролинзирования. Это явление возникает, когда две конфигурации линзирования дают одинаковый эффект. В 2022 году Чжан и Блум обнаружили такое вырождение при анализе симуляций микролинзирования с помощью искусственного интеллекта. Также Чжан применил этот метод ИИ, чтобы исключить альтернативные модели для KMT-2020-BLG-0414.

Микролинзирование — это интересный способ изучения звёздных систем, которые невозможно наблюдать обычными способами, — говорит Блум.

С помощью микролинзирования мы можем открыть много новых миров. А вскоре мы сможем находить экзотические конфигурации.

Телескоп «Нэнси Грейс Роман», который планируют запустить в 2027 году, будет измерять кривые блеска от событий микролинзирования, чтобы искать экзопланеты. Многие из них нужно будет проследить с помощью других телескопов, чтобы определить типы звёзд, у которых находятся экзопланеты.

Блум сказал, что нужно долго и внимательно наблюдать за объектом с помощью адаптивной оптики и обсерватории Кек.

Чжан считает, что через миллиард лет, когда Солнце станет красным гигантом, Земля может быть поглощена. Но человечество выживет, если обоснуется на нескольких лунах Юпитера и Сатурна. На Европе, Каллисто и Ганимеде, а также на Энцеладе есть океаны замёрзшей воды, которые могут растаять, когда внешние слои красного гиганта расширятся. Тогда эти луны станут пригодными для жизни.

26.09.2024