Астрономы наблюдают на расстоянии 183 световых лет от Земли поучительный финал эволюции системы, удивительно похожей на нашу. Звезда, некогда напоминавшая Солнце, уже давно превратилась в белого карлика, а вокруг неё вращается диск обломков погибших планет. Эти миры сумели избежать уничтожения, когда их светило стало красным гигантом, но позже всё же были разорваны на части его же гравитацией.
Когда в ядре звезды заканчивается водород, термоядерные реакции прекращаются. Давление излучения, удерживавшее вещество от сжатия, падает, и гравитация начинает брать верх. Ядро сжимается и нагревается, а внешние слои, напротив, раздуваются. Звезда становится красным гигантом, её радиус увеличивается в сотни раз.
Через пять миллиардов лет такое же будущее ожидает и наше Солнце. По расчётам, оно расширится как минимум до орбиты Венеры и, возможно, поглотит Землю и Марс. После этого внешние оболочки звезды сбросятся в космос, образуя планетарную туманность, а в центре останется плотное горячее ядро — белый карлик, примерно размером с Землю.
"Белый карлик — это последняя стадия эволюции звёзд наподобие Солнца", — пояснили астрофизики из Университета Аризоны.
Белый карлик GD 362, расположенный в созвездии Геркулеса, считается "старожилом" — его возраст оценивается в 680 миллионов лет. Масса звезды составляет около 0,6 солнечной, то есть она является потомком звезды, очень похожей на наше Солнце.
На первый взгляд, рядом с ней не видно ни одной планеты, однако детальное изучение показало нечто иное — вокруг GD 362 тянется плотный диск из пыли и каменных обломков. Его радиус — от 4,5 до 12 миллионов километров, а толщина достигает 42 тысяч километров, что вдвое больше диаметра самого белого карлика.
Такое скопление невозможно объяснить случайным захватом астероидов — это, по сути, остатки разрушенных планет.
Планеты, которые некогда обращались вокруг звезды, должны были пережить её превращение в белого карлика, если находились достаточно далеко. Красный гигант, хоть и расширился, не смог достичь их орбит. Но после этого в системе начался гравитационный хаос.
Когда внешние планеты изменили свои орбиты, некоторые из них — или их спутники — могли быть отброшены к звезде. Пересекая предел Роша, они попадали в зону, где приливные силы белого карлика начинали разрывать их на куски.
"Планета, пересекающая предел Роша, неизбежно распадается — ни одно твёрдое тело не выдерживает такого перепада гравитации", — отметили исследователи из NASA.
Именно эти обломки, обращающиеся вокруг GD 362, и образуют наблюдаемый диск.
Данные инфракрасных наблюдений показывают, что диск излучает много тепла. Это значит, что в нём содержится мелкая пыль и каменистое вещество, активно поглощающее и переизлучающее свет. По массе этот диск сравним с карликовой планетой Церерой, хотя в нём могут быть и более крупные фрагменты, пока неразличимые для телескопов.
Белые карлики постепенно "втягивают" часть этого вещества. На их поверхности обнаруживают следы железа, кремния, магния - элементов, характерных для планетарных пород. Это доказывает, что звезда продолжает медленно "поглощать" своих погибших спутников.
Учёные рассматривают несколько сценариев разрушения планет:
Возмущения орбит внешними гигантами.
Один или несколько массивных газовых гигантов могли изменить траектории соседних тел, отбросив их ближе к звезде.
Гравитационные взаимодействия между уцелевшими планетами.
После потери массы звезды орбиты сместились, и система стала нестабильной.
Влияние проходящей звезды.
Даже кратковремённое внешнее воздействие могло нарушить баланс, заставив планеты сблизиться с белым карликом.
Как только тело пересекает границу Роша, оно распадается на фрагменты, которые постепенно распределяются по орбите, образуя тонкий диск разрушения.
Судьба GD 362 даёт нам представление о будущем. Когда Солнце станет белым карликом, внешние планеты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — вероятно, сохранятся. Но внутренние миры, включая Землю, либо будут поглощены, либо разрушатся, как в системе Геркулеса.
"Через миллиарды лет вокруг остывшего Солнца может остаться лишь кольцо из пыли и обломков — напоминание о некогда обитаемой планете", — отмечают авторы исследования.
| Параметр | GD 362 | Будущее Солнца |
| Расстояние до Земли | 183 св. лет | - |
| Масса белого карлика | 0,6 массы Солнца | ~0,55 массы Солнца |
| Возраст белого карлика | 680 млн лет | через 5 млрд лет |
| Диск обломков | есть, 4,5-12 млн км | ожидается |
| Вероятная масса диска | ≈ Цереры | аналогичная |
Белые карлики — не просто остатки звёзд. Это архивы космической истории, по которым можно судить о составе исчезнувших планет. Когда телескопы фиксируют следы тяжёлых элементов в их атмосфере, это означает, что звезда поглотила каменистый материал — фактически "прах" своих планет.
Анализируя такие системы, учёные могут оценить химический состав планет за пределами Солнечной системы и понять, насколько они были похожи на Землю.
Плотность белого карлика такова, что чайная ложка его вещества весила бы несколько тонн.
Температура поверхности GD 362 превышает 10 000 °C.
Каждый год звезда "поглощает" миллиарды тонн вещества из диска.
Белые карлики постепенно остывают и через триллионы лет превращаются в чёрные карлики, полностью потухшие звёзды.
Считается, что около 25% всех белых карликов имеют признаки дисков из разрушенных планет.
Систему GD 362 впервые заметили в начале 2000-х годов, но только благодаря инфракрасным телескопам удалось обнаружить окружающий её диск. Сегодня она стала одной из ключевых моделей для понимания того, что ждёт планеты после гибели своих звёзд.
Судьба этих далёких миров — это, возможно, заглядывание в будущее нашей Солнечной системы. Когда-нибудь и наше Солнце оставит после себя лишь белый карлик, а планеты, пережившие катаклизм, либо улетят в межзвёздное пространство, либо превратятся в пыль, тихо вращающуюся вокруг звёздного останка.