Наскільки стабільні планетні системи? Земля та її семеро братів і сестер завжди будуть ходити своїм небесним шляхом, чи одного разу, можливо, нас випадково викине з нашого космічного дому?
Фізики розуміють закони, які керують орбітами двох небесних тіл, але як тільки додається третє (не кажучи вже про четверте, п’яте чи соте), динаміка стає набагато складнішою. Виникають непередбачувані нестабільності, коли об’єкт може бути випадковим чином викинутий у космос або впасти на головну зорю.
Так звана «проблема трьох тіл» хвилювала вчених протягом століть (і нещодавно стала основою серії бестселерів науково-фантастичних романів і нової екранізації Netflix). Однією з перешкод для розуміння цього було те, що ми знаємо відносно мало про те, як часто виникають такі катастрофічні нестабільності.
У новому дослідженні, результати якого оприлюднив журнал Nature, Юань-Сен Тін (Yuan-Sen Ting), доцент кафедри астрофізики Австралійського національного університету, Фан Лю (Fan Liu), науковий співробітник Школи фізики та астрономії Університету Монаша (Австралія) та їхні колеги пролили світло на це питання. Під час огляду найближчих зір вони виявили, що кожна дюжина пар зір могла поглинути планету, ймовірно, через те, що планета «спотикнулася» на своїй орбіті та впала на зорю.
Науковці встановили, що принаймні 8% пар зір з вибірки мають хімічні аномалії. А це вказує на те, що одна із зір пари поглинула речовину планетни, яка колись оберталася навколо неї.
Щоб виявити цей тонкий сигнал, дослідникам довелося виключити інші можливі пояснення цих хімічних моделей. Тому вони зосередили увагу на «зорях-близнюках», тобто тих, які народилися одночасно з однакової суміші міжзоряної речовини.
Такий підхід може дати змогу не брати до уваги невластиві фактори, так само, як дослідження близнюків іноді використовують в соціологічних або медичних дослідженнях. Результат отримано на підставі огляду зір-близнюків під назвою C3PO, який ініціював Юань-Сен Тін, а Лю та інші приєдналися до справи пізніше.
Наукова група зібрала якісні спектроскопічні дані від 91 пари зір-близнюків — це в багато разів більше, ніж аналогічні дослідження, виконані раніше.
Дослідники виявили, що деякі зорі відрізняються від своїх близнюків. Вони показують чітку хімічну структуру з більшою кількістю певних елементів, таких як залізо, нікель і титан, як порівняти з іншими, такими як вуглець і кисень. Ці відмінності є вагомим доказом того, що зоря поглинула планету.
Якщо материнська зоря поглинає одного або кількох членів планетної системи, це означає, що в динаміці системи мала місце певна нестабільність.
Комп’ютерні моделі показують, що така нестабільність може бути звичайною на початку життя планетної системи — перші 100 мільйонів років або близько того. Однак будь-які сліди планет, поглинених протягом цього раннього періоду, неможливо виявити в зорях, яким мільярди років.
Це свідчить про те, що хімічні аномалії, які спостерігали науковці, спричинені нещодавніми нестабільностями. Вони призвело до того, що зорі поглинули деякі планети чи планетну речовину.
Це відкриття не зовсім несподіване. Теоретики, які вивчають динаміку планет, зокрема співавтор дослідження Бертрам Бітч (Bertram Bitsch), відзначили, що багато планетних систем, як відомо, є нестабільними. Особливо це стосується систем із планетами, які називають «суперземлями» — дещо більшими за Землю, але набагато меншими, ніж такі гіганти, як Юпітер. Нестабільність може спричинити гравітаційна взаємодія між зорею та її масивними планетами.
Наукова группа, яка виконала це дослідження, вважає, що його результати спонукають переглянути наше місце у Всесвіті. Хоча ми сприймаємо стабільність як належне в Сонячній системі, закалом для космосу це може бути нетиповим.
Дослідження не вказує на те, що ми можемо побачити такі нестабільності в нашій власній планетній системі. Проте, важливо визнати, що поглинання планет і нестабільність трапляються, нехай і не так часто.
Науковці сподіваються, що виконане ними дослідження надихне більше вчених вивчати планетні системи та їхній зв’язок із материнськими зорями. Адже розуміння динаміки систем багатьох тіл ще дуже неповне.
Оскільки людство далі вивчає таємниці космосу, схожі дослідження нагадують нам про тонкий баланс, який уможливлює життю процвітати на Землі, й потенційну крихкість нашого космічного дому.
За інф. з сайту https://phys.org
