Убежать от красного гиганта

Найдена планета, пережившая предсмертное распухание своей звезды. Планета, занимавшая в своей системе место Земли, избежала поглощения, сместившись на более удалённую орбиту. Подобное может произойти и с Землей.

Через четыре–пять миллиардов лет в центре нашего Солнца закончится водород, и оно превратится в красного гиганта, поглотив орбиты Меркурия, Венеры и, возможно, Земли. Несмотря на это, Земле, возможно, удастся «сбежать» от внешних слоев распухшей звезды. Международная команда астрономов нашла планету, когда-то давно занимавшую место Земли в своей звёздной системе. Ей удалось пережить стадию красного гиганта, показав, таким образом, что и у Земли есть шансы.

В последнем номере Nature опубликована статья группы европейских, американских и тайваньских учёных во главе с Роберто Сильвотти из Обсерватории Каподимонте близ Неаполя. Статья рассказывает об обнаружении крупной планеты рядом со звездой V391 Пегаса, расположенной примерно в 4,5 тысячах световых лет от нас. Массивное тело, которое как минимум втрое больше крупнейшей планеты Солнечной системы – Юпитера, обращается вокруг V391 Peg примерно на том же расстоянии, на котором от Солнца сейчас находится Марс. Один оборот вокруг звезды оно совершает за три с небольшим года.

Красные гиганты

Звезды небольшой массы спокойно живут до тех пор, пока весь водород в их центрах не превратится в гелий. Снаружи водород ещё есть, но в центре «гореть» уже нечему и нечем, таким образом, уравновешивать гидростатическое давление внешних слоев звезды. В результате ядро сжимается и нагревается, и при более высокой плотности и температуре начинается сплавление водорода в гелий в так называемом слоевом источнике, окружающем гелиевое ядро.

Энергетический выход реакции синтеза очень сильно зависит от температуры, поэтому светимость звезды резко, в сотни и тысячи раз возрастает. Внешние слои её, которые не в состоянии излучать так много энергии, также разбухают, радиус звезды увеличивается в десятки и сотни раз. При этом температура внешних слоёв даже слегка снижается, и звезда становится красной.

По мере того, как водород в слоевом источнике превращается в гелий, его количество может стать достаточным для начала реакции синтеза трех ядер гелия в ядро углерода – происходит гелиевая вспышка. Если же по каким-либо причинам звезда, в центре которой «горит» гелий теряет атмосферу, она превращается в горячий субкарлик, в котором массивное гелиевое ядро окружает тонкая водородная атмосфера.

Когда горение всех элементов прекращается, внешние слои рассеиваются, а поддерживать равновесие ядра начинает квантовое вырождение электронов – звезда превращается в белый карлик, дальнейшая судьба которого – медленно остывать.

Астрономы были очень удивлены, обнаружив планету возле V391 Peg. Дело в том, что она принадлежит к редкому классу горячих субкарликов, а эти звёзды уже прошли стадию красного гиганта, во время которой звезда увеличивается в размерах в сотни раз. Учёные до сих пор спорят, могут ли планеты, расположенные относительно близко к звезде, пережить этот период её жизни. Открытие Сильвотти и его коллег – первое подтверждение такой возможности.

Обнаружить небесное тело удалось, кстати, тоже только потому, что V391 Пегаса является горячим субкарликом. Эти звёзды пульсируют с периодом в несколько минут, причём ходят «как часы», на протяжении долгого времени сохраняя точность хода. Однако у V391 Peg учёные нашли периодические сдвиги «тиков» этих звёздных часов. Небольшие по амплитуде (около 5 секунд) и с большим периодом (три с лишним года), они, тем не менее, хорошо выделялись на фоне пяти чрезвычайно стабильных пульсаций горячего субкарлика. Вообще говоря, именно пульсации астрономы и исследовали, а планету открыли случайно.

Сейчас компаньон обращается вокруг центральной звезды на расстоянии примерно 250 миллионов километров. Звезду не зря называют горячим субкарликом – её поверхность нагрета до примерно 30 тысяч градусов. Поэтому если планета более или менее похожа на Юпитер, средняя температура её поверхности на таком расстоянии должна составить около +200 градусов по Цельсию. Так что на планете достаточно горячо, и водные океаны или что-то подобное – если они там были – сохраниться не могли.


Тем не менее раньше планета занимала в своей системе то же место, что Земля занимает в Солнечной.

Горячий субкарлик образуется, когда красный гигант – по неизвестным пока причинам – быстро теряет почти всю свою атмосферу, обнажая гелиевое ядро. В результате гравитация центрального тела ослабевает, и планеты от него слегка удаляются. Моделируя процесс, который привел к образованию V391 Пегаса, астрономы установили, где находилась планета до потери атмосферы. Кстати, выяснилось, что в фазе красного гиганта горячая «поверхность» звезды до планеты не дошла, остановившись в 50 миллионах километров от неё.

Тем не менее поверхность спутника звезда облучала достаточно долго, и как сохранилась такая массивная планета, которая, скорее всего, представляет собой газовый гигант, неизвестно. Кроме того, рассеиваясь, звёздная атмосфера не могла миновать находившееся на его пути небесное тело. Однако оно выжило.

Не исключено, полагают астрономы, что обнаружение массивного спутника у горячего субкарлика не случайно. По одной из версий, именно притяжение планеты «закрутило» атмосферу звезды, запустив процесс потери массы; в горячие субкарлики превращаются лишь 2% красных гигантов. По другой, не исключающей первую, звезда, сильно распухнув, сбросила часть своего вещества на планету, увеличивая её массу. Во втором случае процесс не мог продолжаться слишком долго, так как перетекание вещества привело бы к торможению планеты, и она быстро бы погрузилась в звезду по спиралеобразной траектории.

Землю ждёт похожая, но всё же иная судьба.

По результатам численных расчётов, через 4,5 миллиарда лет Солнце также исчерпает запасы водорода и распухнет, достигнув орбиты Венеры, а то и Земли. Однако медленная потеря массы Солнцем в процессе превращения в красный гигант спасёт нашу планету от поглощения – подобно спутнику V391 Peg, она чуть отодвинется.

Это не спасёт, однако, биосферу, гидросферу и атмосферу, как мы их знаем. Горячие лучи Солнца – красного гиганта – сначала испарят все океаны, обострив парниковый эффект. Земля станет похожей на Венеру, раскалившись до нескольких сотен градусов по Цельсию, но ненадолго. Постепенно атмосфера рассеется в пространстве, и когда красный гигант станет белым карликом, расплавленный камень вновь затвердеет и продолжит обращаться вокруг остывающего «трупа» Солнца, постепенно погружаясь во мрак.

Однако поскольку детали теории звёздной эволюции всё ещё уточняются, менее скучное и печальное развитие событий всё ещё возможно. Не исключено, что Солнце всё-таки поглотит Землю, которая будет медленно приближаться к светилу из-за приливных эффектов. Или полностью испарит её, пока Земля движется навстречу.

© gazeta.ru / 2007-09-14