Po prvi put, astronomi su snimili slike koje prikazuju zvezdu koja troši jednu od svojih planeta. Zvezda, nazvana ZTF SLRN-2020, nalazi se u galaksiji Mlečni put, u sazvežđu Akvila. Dok je zvezda progutala svoju planetu, zvezda se osvetlila na 100 puta više od normalnog nivoa, što je omogućilo timu astronoma od 26 ljudi sa kojima sam radio da otkrije ovaj događaj kako se desio.
Ja sam teorijski astrofizičar i razvio sam kompjuterske modele koje naš tim koristi za tumačenje podataka koje prikupljamo iz teleskopa. Iako vidimo efekte samo na zvezdu, a ne direktno na planetu, naš tim je uveren da je događaj kome smo bili svedoci zvezda koja je progutala svoju planetu. Svedočenje ovakvom događaju po prvi put potvrdilo je dugogodišnju pretpostavku da zvezde gutaju svoje planete i osvetlilo kako se ovaj fascinantni proces odvija.
Tim sa kojim radim traži rafale svetlosti i gasa koji nastaju kada se dve zvezde spoje u veću, jednu zvezdu. Da bismo to uradili, koristili smo podatke iz Zvicki Transient Faciliti, teleskopa koji se nalazi na planini Palomar u južnoj Kaliforniji. Potrebne su noćne slike širokih delova neba, a astronomi zatim mogu da uporede ove slike da bi pronašli zvezde koje menjaju sjaj tokom vremena, ili ono što se naziva astronomskim tranzijentima.
Pronalaženje zvezda koje menjaju sjaj nije izazov – to je rešavanje uzroka bilo koje specifične promene zvezde. Kao što moj kolega Kišalaj De voli da kaže: „Postoji mnogo stvari na nebu koje bum“. Trik za identifikaciju zvezdanih spajanja je kombinovanje vidljive svetlosti — poput podataka prikupljenih u Palomaru — sa infracrvenim podacima NASA-inog svemirskog teleskopa VISE, koji je posmatrao celo nebo u poslednjoj deceniji.
Godine 2020, zvezda ZTF SLRN-2020 iznenada je postala 100 puta svetlija u vidljivom svetlu za samo 10 dana. Zatim je polako počeo da bledi ka svojoj normalnoj svetlosti. Otprilike devet meseci ranije, isti objekat je takođe počeo da emituje mnogo infracrvene svetlosti. Upravo ovako izgleda kada se dve zvezde spoje zajedno, sa jednom kritičnom razlikom — sve je smanjeno. Sjaj i ukupna energija ovog događaja bili su oko hiljadu puta niži od bilo kog od spojenih zvezdanih parova koje su astronomi do sada pronašli.
Kada zvezda proguta svoje planete
Ideja da bi zvezde mogle da progutaju neke od njihovih planeta bila je dugogodišnja pretpostavka u astronomiji. Astronomi su odavno znali da kada zvezdama ponestane vodonika u svojim jezgrima, one postaju svetlije i počinju da se povećavaju.
Mnoge planete imaju orbite koje su manje od eventualne veličine njihovih matičnih zvezda. Dakle, kada zvezda ostane bez goriva i počne da se širi, planete u blizini se neizbežno troše.
U izbijanju ZTF SLRN-2020, naš tim nikada nije video samu planetu, samo sjaj od trenutka kada je zvezda apsorbovala planetu. Ovde nam je kombinovanje teorijskih modela sa podacima iz posmatranja omogućilo da razumemo šta su teleskopi uhvatili.
Spajanje dve zvezde u jednu, veću zvezdu je dramatičan događaj koji izbacuje materiju u okolinu zvezda. Veliki deo moje karijere bio je fokusiran na modeliranje načina na koji se zvezdani gas kreće i sudara u sebe i biva izbačen u ovim trenucima intenzivne interakcije.
Moj rad je pokazao da je ukupna masa materije koja je izbačena u događaju spajanja proporcionalna veličini objekata uključenih u spajanje. Spojite dve podjednako velike zvezde i videćete ogroman poremećaj. Spojite jednu zvezdu sa mnogo manjim pratiocem i događaj bi mogao da izbaci mali deo ukupne mase zvezda.
Energija oslobođena tokom izbijanja ZTF SLRN-2020 bila je hiljadu puta manja od tipične za spajanje sa dve zvezdice. To implicira da je objekat koji se spojio sa zvezdom težio hiljadu puta manje od normalne zvezde. Ovaj trag je naš tim usmerio ka planeti gasnog giganta — poput Jupitera u našem solarnom sistemu, koji je težak otprilike hiljadu puta manji od Sunca. Planeta oko ZTF SLRN-2020 preletela je površinu zvezde pre nego što je na kraju pala u zvezdu.
Međutim, u poređenju sa Jupiterom, ova planeta mora da je kružila mnogo bliže zvezdi, pri čemu je jedna revolucija oko zvezde trajala samo nekoliko dana. Oko 1% zvezda deli ovu konfiguraciju velike planete koja kruži neverovatno blizu svoje matične zvezde.
Dalje, mislim da je ova konfiguracija velike planete blizu svoje zvezde važna u generisanju događaja koji je naš tim video. Moja prethodna istraživanja sugerišu da bi manje planete – ili one u udaljenijim orbitama koje se troše tek kada zvezda masovno naraste – mogle biti progutane bez vidljivog bljeska.
Na osnovu naših podataka i modeliranja za ZTF SLRN-2020, naš tim je uspeo da napravi mnogo jasniju sliku o tome kako se zvezde i planete spajaju. Prvo, planeta leti preko površine zvezde dugi niz godina, polako se zagrevajući i izbacujući materijal iz atmosfere zvezde. Kako se ovaj gas širi i hladi, neki od njega formiraju molekule i prašinu. Ovaj oblak prašine daje zvezdi progresivno crveniju boju i emituje sve veće količine infracrvenog zračenja.
U slučaju ZTF SLRN-2020, orbita planete se najpre polako smanjivala, a zatim sve brže kako je planeta probijala gušće slojeve atmosfere zvezde. Na kraju, za samo nekoliko poslednjih dana, planeta je pala ispod površine zvezde i bila je rastrgana toplotom i silinom sudara. Ovo brzo ubrizgavanje energije obezbedilo je toplotu za napajanje 10-dnevnog, stostrukog povećanja osvetljenosti ZTF SLRN-2020. Nakon ovog vrhunca, zvezda je počela da bledi, govoreći našem timu da je proces gutanja planete završen i da je zvezda počela da se vraća uobičajenom poslu.
Iako je destruktivni događaj prošao, ima još mnogo toga da se nauči. Sledeće nedelje naš tim će početi da analizira podatke sa svemirskog teleskopa Džejms Veb u nadi da će naučiti o hemiji gasa koji sada okružuje ZTF SLRN-2020.
