Niedawne obserwacje wykonane przez należący do NASA teleskop kosmiczny TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ujawniły zaskakującą prawdę: starzejące się czerwone olbrzymy są znacznie bardziej destrukcyjne dla krążących wokół nich planet, niż wcześniej sądzono. Odkrycie ma głębokie implikacje dla naszego zrozumienia układów planetarnych i rodzi krytyczne pytania o losy Ziemi w miarę ewolucji naszego Słońca.
Transformacja w czerwonego olbrzyma: kosmiczna „naprawa”
Gwiazdy takie jak nasze Słońce spędzają większość swojego życia w stabilnej fazie zwanej „ciągiem głównym”, gdzie wytwarzają energię w wyniku syntezy jądrowej – zamieniając wodór w hel. Jednak proces ten w końcu dobiega końca. Kiedy w jądrze gwiazdy kończy się wodór, zaczyna ona przekształcać się w „czerwonego olbrzyma”.
Ta przemiana jest dramatyczna. Rdzeń kurczy się, a zewnętrzne warstwy znacznie się rozszerzają, potencjalnie zwiększając swój rozmiar nawet 1000 razy w stosunku do pierwotnego rozmiaru gwiazdy. Dla planet krążących blisko gwiazdy ekspansja ta stanowi poważne zagrożenie. Naukowcy szacują, że nasze Słońce wejdzie w fazę czerwonego olbrzyma za około 5 miliardów lat, potencjalnie pożerając Merkurego, Wenus i prawdopodobnie Ziemię.
Wykrywanie śmierci planet za pomocą TESS
Aby zrozumieć częstotliwość tego niszczenia planet, zespół astronomów użył TESS do obserwacji ogromnej liczby układów planetarnych. Zaczęli od prawie pół miliona potencjalnych sygnałów wskazujących na obecność egzoplanet. Dzięki dokładnej analizie, w tym zastosowaniu algorytmu komputerowego, zawęzili listę do 15 000 planet kandydujących krążących wokół gwiazd, które dopiero zaczynają ewoluować w czerwone olbrzymy. Spośród nich około 130 zidentyfikowano jako potencjalne planety, w tym 33 nowo odkryte kandydatki.
Wyniki ujawniły uderzający wzór: prawdopodobieństwo wykrycia planet krążących wokół czerwonych olbrzymów jest znacznie mniejsze. Oznacza to, że wiele planet ulega zniszczeniu, gdy gwiazdy przechodzą tę transformację. „To przekonujący dowód na to, że gwiazdy opuszczające ciąg główny mogą szybko spowodować, że planety wpadną w nie spiralą i ulegną zniszczeniu” – powiedział Edward Bryant, badacz z Uniwersytetu w Warwick, który brał udział w badaniach.
Interakcje pływowe: walka grawitacyjna
Uważa się, że głównym mechanizmem niszczenia planet są „interakcje pływowe”, czyli walka grawitacyjna pomiędzy planetą a gwiazdą. Gdy gwiazda rozszerza się do postaci czerwonego olbrzyma, siła tej interakcji dramatycznie wzrasta.
Podobnie jak Księżyc wpływa na oceany Ziemi, tworząc pływy, tak planeta wywiera przyciąganie grawitacyjne na swoją gwiazdę. Ta interakcja spowalnia ruch planety i powoduje kurczenie się jej orbity, co ostatecznie powoduje, że planeta porusza się spiralnie w kierunku gwiazdy, gdzie albo rozpada się, albo wpada w nią.
Badanie potwierdziło tę teorię: kiedy badacze skupili się na gwiazdach już rozszerzających się, prawdopodobieństwo posiadania przez nie planety spadło do zaledwie 0,11%. Stanowi to około 3% zmniejszenie w porównaniu z prawdopodobieństwem posiadania planety wokół gwiazdy w jej głównej sekwencji. Naukowcy zaobserwowali także spadek prawdopodobieństwa posiadania przez czerwone olbrzymy planet-olbrzymów, takich jak Jowisz czy Saturn, wraz ze wzrostem wieku gwiazdy.
Losy Ziemi: niejednoznaczna prognoza
Biorąc pod uwagę te odkrycia, co to oznacza dla szans Ziemi na przetrwanie, gdy Słońce wejdzie w fazę czerwonego olbrzyma? Chociaż Ziemia jest z pewnością bezpieczniejsza niż badane w badaniu planety-olbrzymy, które znajdują się znacznie bliżej swojej gwiazdy, badacze podkreślają, że ich obserwacje obejmują jedynie początkowe etapy tej ewolucji – od pierwszego do dwóch milionów lat.
W przeciwieństwie do brakujących planet-olbrzymów zaobserwowanych w badaniu, sama Ziemia może przetrwać fazę czerwonego olbrzyma Słońca. Jednakże warunki na Ziemi w tym okresie będą prawdopodobnie niesprzyjające dla życia.
Zespół pracuje obecnie nad dodatkowymi danymi, aby lepiej zrozumieć, dlaczego niektóre planety są pochłaniane przez starzejące się gwiazdy, a inne unikają takiego losu. Badania te mogą dostarczyć ważnych wskazówek na temat potencjalnego długoterminowego przetrwania Ziemi i wyzwań, jakie może ona napotkać w związku z transformacją naszej własnej gwiazdy.
