Tak może wyglądać koniec Ziemi

Astronomowie zebrali pierwsze przekonujące dowody na to, że umierająca gwiazda podobna do Słońca pochłania egzoplanetę. Ten nigdy wcześniej nie obserwowany proces może ukazywać ostateczny los Ziemi, który nastąpi gdy nasze własne Słońce zbliży się do końca swojego życia za około pięć miliardów lat.

Badając niezliczone gwiazdy na różnych etapach ewolucji, astronomowie starali się poznać cykl życia gwiazd i ich interakcje z planetami następujące w miarę starzenia się gwiazdy. Badania te potwierdzają, że kiedy gwiazda podobna do Słońca zbliża się do końca swojego życia, rozszerza się od 100 do 1000 razy w stosunku do pierwotnego rozmiaru, ostatecznie pochłaniając wewnętrzne planety układu. Szacuje się, że takie zdarzenia występują tylko kilka razy w roku w całej Drodze Mlecznej. Chociaż wcześniejsze obserwacje potwierdziły następstwa pochłonięć planet, astronomowie nigdy nie złapali ich na gorącym uczynku, aż do teraz.

Korzystając z teleskopu Gemini South w Obserwatorium Gemini, astronomowie uzyskali pierwszą bezpośrednią obserwację, która stanowi dowód na to, że umierająca gwiazda rozszerza się, by pochłonąć jedną z jej planet. Dostrzeżono to w charakterystycznym „długim i niskoenergetycznym” rozbłysku gwiazdy w Drodze Mlecznej około 13 000 lat świetlnych od Ziemi. To pożarcie planety przez nabrzmiałą gwiazdę, prawdopodobnie ukazuje ostateczny los Merkurego, Wenus i Ziemi, kiedy nasze Słońce zacznie umierać za około pięć miliardów lat.

Astronomowie korzystający z teleskopu Gemini South w Chile, obsługiwanego przez NSF NOIRLab, zaobserwowali pierwsze przekonujące dowody na to, że umierająca gwiazda podobna do Słońca pochłania egzoplanetę. Źródło: Międzynarodowe Obserwatorium Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick/M. Zamani/N. Bartmanna

Przez większość swojego życia gwiazdy podobne do Słońca łączą wodór w hel w swoim gorącym, gęstym jądrze. Kiedy wodór w jądrze się wyczerpie, gwiazda zaczyna łączyć hel w węgiel, a fuzja wodoru przenosi się do zewnętrznych warstw gwiazdy, powodując ich rozszerzanie się i zmieniając gwiazdę podobną do Słońca w czerwonego olbrzyma.

Taka transformacja jest jednak złą wiadomością dla planet. Kiedy powierzchnia gwiazdy rozszerza się, zaczyna ona pochłaniać swoje planety, co powoduje spektakularne eksplozje. Do tego proces ten zmniejsza prędkość orbitalną planety, przyspieszając jej zanurzenie w gwieździe.

Pierwsze wskazówki na prawdziwość tego scenariusza zostały dostrzeżone w obserwacjach Zwicky Transient Facility. Obserwacje zjawiska nazwanego ZTF SLRN-2020, które zostały wykonane w podczerwieni przez NASA Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE), były kolejnym dowodem.

Na ilustracji: kolejne etapu pochłaniania planety przez rozszerzającą się gwiazdę. Źródło: Międzynarodowe Obserwatorium Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld

Odróżnienie rozbłysku powstałego podczas pochłaniania planety od innych rodzajów rozbłysków, takich jak rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy, jest trudne i wymaga obserwacji w wysokiej rozdzielczości. Teleskp Gemini South pozwolił na zebranie odpowiednych danych dzięki możliwościom optyki adaptacyjnej.

Gemini South poszerza naszą wiedzę o Wszechświecie, a te obserwacje potwierdzają prognozy dotyczące przyszłości naszej własnej planety – powiedział Martin Still, dyrektor programu NSF Gemini Observatory.

Dzięki nowym przeglądom optycznym i podczerwonym jesteśmy teraz świadkami takich zdarzeń zachodzących w naszej Drodze Mlecznej w czasie rzeczywistym – świadectwo naszej niemal pewnej przyszłości jako planety – powiedział Kishalay De, astronom z Massachusetts Institute of Technology i główny autor artykułu.

Rozbłysk wywołany pochłonięciem planety trwał około 100 dni, a charakterystyka jego krzywej blasku, jak również wyrzucona materia, dały astronomom wgląd w masę gwiazdy i jej pochłoniętej planety. Wyrzucony materiał składał się z wodoru o masie około 33 mas Ziemi i pyłu o masie około 0,33 masy Ziemi. Na podstawie tej analizy zespół oszacował, że gwiazda ma masę około 0,8–1,5 masy naszego Słońca, a pochłonięta planeta miała masę 1–10 mas Jowisza.

Teraz astronomowie mogą poszukiwać podobnych zdarzeń zachodzących w innych częściach kosmosu. Będzie to szczególnie ważne, gdy Obserwatorium Vera C. Rubin zostanie uruchomione w 2025 roku.

Myślę, że w tych wynikach jest coś niezwykłego, co przemawia za przemijaniem naszego istnienia. Po miliardach lat, które obejmują okres życia naszego Układu Słonecznego, nasz ostateczny koniec prawdopodobnie będzie błyskiem, który trwa tylko kilka miesięcy – mówi Ryan Lau, astronom NOIRLab i współautor badania, które zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.

Więcej informacji: