Νέες προσομοιώσεις ρίχνουν μια κοντινή ματιά σε πλανήτες που “καταπίνονται” από τα αστέρια τους

Νέα

Καθώς ένα αστέρι γερνάει, κάποιες φορές απορροφά τους πλανήτες του. Η νέα εργασία δίνει την -εκ των έσω- ιστορία για το τι συμβαίνει στον πλανήτη και το μητρικό του αστέρι, όταν συμβεί αυτό.

Αυτή η “πλανητική απορρόφηση”, είναι μάλλον κάτι το συνηθισμένο στον γαλαξία. Τα γερασμένα αστέρια “τρώνε” τους πλανήτες τους (μερικές φορές ακόμα και τους συνοδούς αστέρες). Οι αστρονόμοι, όμως, εξακολουθούν να μην κατανοούν το τι ακριβώς συμβαίνει στον άτυχο πλανήτη που θα βρεθεί ξαφνικά μέσα στο μητρικό του αστέρι. Πρόσφατα, πολύπλοκα μοντέλα που ονομάζονται υδροδυναμικές προσομοιώσεις, έριξαν λίγο φως στο φαινόμενο, δείχνοντας ότι παράγοντες όπως η μάζα ενός πλανήτη και η ηλικία του άστρου μπορεί να επηρεάζουν σημαντικά αυτό που συμβαίνει.

Τα αποτελέσματα αυτών των προσομοιώσεων, τα οποία έχουν υποβληθεί στο “The Astrophysical Journal”, παρουσιάστηκαν στην 240η συνάντηση της American Astronomical Society (AAS) στην Καλιφόρνια, από τον επικεφαλής συγγραφέα Ricardo Yarza του University of California, Santa Cruz

Ζουμάροντας

Η εκτέλεση προσομοιώσεων που εξετάζουν ολόκληρο το σύστημα αποτελεί πρόκληση, καθώς οι πλανήτες μπορεί να είναι εκατοντάδες ή και χιλιάδες φορές μικρότεροι από το μητρικό τους αστέρι. Οι ερευνητές, όμως, βρήκαν έναν τρόπο για να απλοποιήσουν την εικόνα, μοντελοποιώντας μόνο το τμήμα της ατμόσφαιρας του άστρου που περιβάλλει τον πλανήτη, καθώς τον απορροφά. Κατά τη διάρκεια της παρουσίασης της μελέτης, ο Yarza παρομοίασε τον τρόπο αυτό, με μεγέθυνση (ζουμάρισμα) ενός μόνο δέντρου σε μια φωτογραφία ενός τοπίου: Τραβώντας μια εικόνα ευρέως πεδίου, χάνονται οι λεπτομέρειες αυτού του δέντρου Εάν όμως τραβήξουμε ένα κοντινό πλάνο, τότε μπορούμε να παρατηρήσουμε τα πάντα λεπτομερώς, έχοντας βέβαια πληρώσει το κόστος· την έλλειψη ευρύτερης εικόνας.

Η τεχνική αυτή επέτρεψε στην ομάδα να ρίξει μια πιο κοντινή ματιά στο πώς, το αέριο του αστέρα, αλληλεπιδρά και στροβιλίζεται γύρω από τον πλανήτη, ιδιαίτερα όταν οι δυνάμεις αντίστασης μεταφέρουν στο εσωτερικό του άστρου ενέργεια από την κίνηση του πλανήτη. Αυτή η ανταλλαγή ενέργειας μπορεί να επιφέρει σημαντικές αλλαγές, όπως επιτάχυνση της περιστροφής του αστέρα, αλλαγή της χημικής του σύστασης ή ακόμα και αποδέσμευση και εκτόξευση μέρους της ατμόσφαιρας του άστρου.

«Σκέφτομαι την απορρόφηση ως εξής: φαντάζομαι το αστέρι ως ένα φλιτζάνι καφέ και τον πλανήτη ως ένα κουτάλι», λέει ο Yarza. «Βάζοντας το κουτάλι μέσα στο φλιτζάνι και ανακατεύετοντας, προφανώς κάνουμε τον καφέ να περιστρέφεται. Έτσι, από τη στιγμή που ο πλανήτης εισέρχεται στον αστέρα, κατά κάποιον τρόπο τον ανακατεύει εκ των έσω». Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει την ταχύτερη, από την αναμενόμενη, περιστροφή κάποιων “ηλικιωμένων” αστέρων, οι οποίοι μπορεί να έχουν απορροφήσει ήδη τους πλανήτες τους και -κατά συνέπεια- να έχουν υποστεί μία εκ των έσω ανάδευση.

Animations από την μελέτη. Παρουσιάζουν την ροή των αερίων της περιοχής της εξωτερικής ατμόσφαιρας ενός αστέρα που περιβάλλει τον πλανήτη την στιγμή που απορροφάται. Ricardo Yarza et al

Η απορρόφηση θα μπορούσε, επίσης, να εξηγήσει τα περίεργα πλανητικά συστήματα που είναι διάσπαρτα σε όλο τον γαλαξία: Τους λευκούς νάνους που διαθέτουν πλανήτες ή φαιούς νάνους, σε κοντινή τροχιά. Σε αυτήν την περίπτωση, «Αν ανακατέψουμε αρκετά δυνατά τον καφέ, ένα μέρος του θα χυθεί έξω απ’ το φλιτζάνι», εξηγεί ο Yarza. Ουσιαστικά, ένας αρκούντως μεγάλος πλανήτης ή φαιός νάνος, αναδεύει το αστέρι σε τέτοιο βαθμό, που τα εξωτερικά του στρώματα εκτινάσσονται μακριά από το σύστημα. Η ανταλλαγή ενέργειας συρρικνώνει, επίσης, την τροχιά του αντικειμένου και «καταλήγουμε με έναν πλανήτη -ή φαιό νάνο- ο οποίος περιστρέφεται γύρω από αυτό που απέμεινε στο κέντρο».

Ένα ιδιαίτερα ενδιαφέρον συμπέρασμα της νέας εργασίας, αναφέρει ο Yarza, είναι ότι η έγχυση ενέργειας στους αστέρες, από τους προσομοιωμένους πλανήτες, συμβαίνει με ρυθμούς που είναι διαφορετικοί από αυτούς που αναμένονται από τα μοντέλα με “χαρτί και μολύβι”. Οι διαφορές μπορεί να αγγίξουν και την μία τάξη μεγέθους (δλδ. χ10), και φανερώνουν το μέγεθος των επιπτώσεων της απορρόφησης στην δομή του άστρου. Οι προσομοιώσεις υποδεικνύουν ότι η απορρόφηση πλανητών, μπορεί να αυξήσει τη λαμπρότητα ενός άστρου έως και 10.000 φορές, για μια σύντομη (κοσμικως μιλώντας) χρονική περίοδο που διαρκεί από περίπου χίλια έως και μερικές χιλιάδες χρόνια.

Για το μέλλον

Όπως συμβαίνει συχνά, ο διάβολος κρύβεται στις λεπτομέρειες. Σύμφωνα με τους νέους αυτούς υπολογισμούς, το τι συμβαίνει όταν απορροφάται ένας πλανήτης -συμπεριλαμβανομένου του εάν αυτός επιβιώνει ή όχι και του πώς επηρεάζει το μητρικό του αστέρι- εξαρτάται από πολλούς παράγοντες.

Ένα αντικείμενο πρέπει να έχει μάζα τουλάχιστον 100 φορές τη μάζα του Δία (κάτι που το τοποθετεί στην τάξη των φαιών νάνων) για να απελευθερώσει υλικό από το εξωτερικό περίβλημα του άστρου, στην περίπτωση που η -μέχρι τότε- διόγκωση του αστέρα είναι μικρότερη από 10 ακτίνες Ήλιου. Αργότερα, όταν ο αστέρας θα έχει διογκωθεί περαιτέρω, αρκεί ένας πλανήτης με μόλις 10 φορές τη μάζα του Δία για να απελευθερώσει το υλικό.

Οι ερευνητές ελπίζουν ότι η εργασία τους μπορεί να αποτελέσει ένα σημείο εκκίνησης για μελλοντικές μελέτες που θα εστιάζουν στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των γερασμένων αστεριών και των απαορροφούμενων πλανητών. Κατανοώντας πρώτα το μικρότερο αυτό μοντέλο (με την ζουμαρισμένη περιοχή), άλλες ομάδες μπορούν στη συνέχεια να επεκτείνουν την εργασία για να ρίξουν μια ματιά στη μεγαλύτερη εικόνα, και έτσι να οπτικοποιήσουν ολόκληρη τη δομή του μητρικού αστεριού.

«Η απορρόφηση είναι κάτι που θα συμβεί σε ένα σημαντικό κλάσμα των πλανητικών συστημάτων», δηλώνει ο Yarza. Αυτό σημαίνει ότι η καλύτερη κατανόηση αυτής της διαδικασίας -και του πώς επηρεάζει το μητρικό άστρο- αποτελεί το κλειδί για την κατανόηση της εξέλιξης των αστέρων.

Παραπομπές:
Hydrodynamics and survivability during post-main-sequence planetary engulfment
Πηγή:
https://astronomy.com/

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *