Космический пинок: тёплые сироты, рождённые смертью звёзд
Свободно плавающие планеты (не привязанные к звёздам) могут рождаться по-разному. Новое исследование показывает, что слабый толчок, который испытывает белый карлик (остывшая звезда) при сбросе внешней оболочки, способен нарушить стабильность далёких планет в старой системе. В более чем 40% таких систем гравитационные возмущения приводят к выбросу планет. Выброшенные миры остаются тёплыми из-за нагрева на стадии красного гиганта и медленно удаляются, что позволит связать их с бывшей звездой в течение миллионов лет. Это создаёт особую популяцию галактических странников, которую сможет обнаружить будущий космический телескоп «Роман».
Словно тончайший часовой механизм, многопланетная система чутко реагирует на малейший толчок. И когда звезда в центре этого механизма умирает, сбрасывая оболочку и превращаясь в белый карлик, даже скромный пинок со скоростью 0,75 км/с способен запустить каскад событий, выбрасывающих целые миры в межзвёздную пустоту. Именно такой сценарий недавно описали астрофизики, предложив новый канал пополнения популяции свободно плавающих планет (FFP) в нашей Галактике.
[caption]После толчка до половины систем с несколькими планетами становятся нестабильными. Во внешней Солнечной системе пара Уран–Нептун имеет 50-процентный шанс разрушиться при аналогичном событии.[/caption]
Толчок, возникающий при рождении белого карлика из-за асимметричной потери массы на стадии асимптотической ветви гигантов, напрямую разрывает орбиты лишь 1,3% известных экзопланет — это следствие наблюдательной селекции: транзитный метод миссий вроде «Кеплера» (под руководством Уильяма Боруцки) и TESS выхватывает планеты, прижатые к звёздам. Но в системах с несколькими мирами слабая встряска запускает гравитационную нестабильность: орбиты пересекаются, планеты сталкиваются или выбрасываются. Численные симуляции 53 реальных систем показали, что за 5 миллионов лет эволюции выброс происходит в 47% случаев. Так звёздные часы рассыпаются, разбрасывая свои шестерёнки — планеты.
Ещё до своего изгнания эти миры купаются в инфракрасном излучении умирающей звезды. Для юпитероподобной планеты температура может достигать 700 К, что выше, чем на поверхности Венеры. После выброса она остывает по степенному закону, оставаясь теплее 400 К дольше, чем существует человеческая цивилизация. Такие тёплые странники — идеальные цели для микролинзирования, особенно в комбинации с инфракрасными наблюдениями Джеймса Уэбба и архивными данными Хаббла. Они медленно уплывают от бывшей родительской звезды, и половина из них ещё видна в пределах 5 парсек спустя 8 миллионов лет.
[caption]Выброшенный Юпитер остывает миллионы лет, оставаясь тёплым — горячее, чем поверхность Меркурия, и это несмотря на абсолютный холод космоса.[/caption]
Грядущий обзор Галактики телескопом Roman откроет тысячи новых FFP именно через микролинзирование, и выделение субпопуляции, рождённой толчками белых карликов, станет возможным при целенаправленном поиске тепловых избытков. Это меняет подход к классификации одиночных миров и связывает динамику планетных систем с финальными стадиями звёздной эволюции. По мере старения Галактики доля такого канала будет только расти, подпитывая межзвёздную среду бывшими лунами и гигантами. Будущие спектроскопические инструменты помогут различить их по химическому составу и температуре, превращая космических сирот в полноценный объект демографических исследований.
🎯 Если бы Солнце превратилось в белый карлик прямо сейчас, Юпитер нагрелся бы до 700 К — жарче, чем поверхность Венеры, и оставался бы тёплым дольше, чем существует человеческая цивилизация.