Зомби-миры: пять планет, вращающихся вокруг мертвых звёзд

Даже после собственной гибели звезды не умирают насовсем. Иногда на их орбитах остаются планеты-зомби. И это одни из самых странных миров в космосе.

Сколько живет звезда?

Все звезды — и наше Солнце тоже! — имеют конечную продолжительность жизни. 

Звезды сияют в результате ядерного синтеза: более легкие атомы сливаются, образуя более тяжелые. Во время этого процесса высвобождается огромное количество энергии, которая противодействует внутреннему притяжению звезды. То есть синтез помогает звездам не схлопнуться под действием собственной огромной гравитации.

Этот баланс сил называется «гидростатическим равновесием».

Когда запас топлива в ядре звезды начинает иссякать, она умирает. Это происходит всегда.

Звезды, масса которых более чем в восемь раз превышает массу Солнца, обычно сжигают свое топливо менее чем за 100 миллионов лет.

Чем меньше звезда, тем дольше она живет.

Как только синтез прекращается, звезда коллапсирует, создавая мощный, мгновенный и последний взрыв ядерного синтеза — сверхновую. Как закончится жизнь нашего Солнца, можно узнать благодаря модели, созданной автрононмами. 

А что потом?

Фото: Shutterstock.com

Сверхновые выделяют достаточно энергии, чтобы затмить свои галактики. То, что остается потом: мертвые звездные ядра, называемые нейтронными звездами, или, если звезда была достаточно массивной, черные дыры. Тут мы рассказали про ближайшую к Земле черную дыру. Более того, ученые научились фотографировать черные дыры. Первое историческое фото черной дыры было сделано в мае 2022 года.

Любые планеты, вращающиеся вокруг звезды, когда она взрывается сверхновой, должны были бы быть уничтожены. Однако было обнаружено несколько «планет-зомби», загадочным образом вращающихся вокруг нейтронных звезд. И это одни из самых странных миров в космосе, пишет Гарет Дорриан, астроном из Бирмингемского университета (Великобритания), в Сonversation.

Нейтронные звезды чрезвычайно плотны и содержат столько же массы, сколько Солнце, сжатое в шар диаметром всего в десяток километров. Некоторые нейтронные звезды излучают в космос радиолучи, и именно вокруг этих «пульсарных» звезд были обнаружены планеты. Самая тяжелая нейтронная звезда, диаметром в пару десятков километров, превышает массу Солнца в 2,35 раза. Ученые смогли это узнать не так давно.

Когда пульсар вращается, его радиолучи проносятся сквозь пространство, создавая регулярные радиовспышки. Регулярность этих радиоимпульсов делает пульсары идеальными для поиска близлежащих планет. Радиоизлучение будет периодически растягиваться и сжиматься предсказуемым образом, если возле пульсара есть планета.

Фобетор, Драугр и Полтергейст: планеты, образовавшиеся наоборот

Фото: Wikipedia.org Представление художника о планете-пульсаре PSR B1257+12 C с яркими полярными сияниями.

Примерно в 2300 световых годах от Земли находится пульсар PSR B1257+12. Он мигает 161 раз в секунду и получил прозвище «Лич» в честь нежити из западноевропейского фольклора. Нейтронные звезды могут быть очень горячими из-за остаточного тепла, оставшегося от сверхновой. Температура Лича составляет почти 30 000°C.

Вокруг него вращаются три скалистые планеты земного типа: Фобетор, Драугр и Полтергейст. Они занимают особое место в истории астрономии, так как оказались первыми экзопланетами, обнаруженными еще в 1991 году.

Их открытие поставило под сомнение представления о формировании планет. Считалось, что планеты возникают при рождении новой звезды. Напротив, Фобетор, Драугр и Полтергейст, скорее всего, образовались после взрыва сверхновой. Материал в диске обломков, вращающихся вокруг пульсара, мог слиться в планеты снова после смерти звезды.

Драугр, названный в честь нежити из скандинавской мифологии, является самым загадочным. Его масса примерно в два раза превышает массу Луны — он самый маленький в системе. Период обращения вокруг Лича — 25 дней.

Его более крупные родственники, Полтергейст и Фобетор, совершают оборот за 67 и 98 дней соответственно, и каждый из них примерно в четыре раза больше Земли.

Пульсары обладают мощными магнитными полями. Так что, если бы у какой-либо из этих планет была атмосфера, они бы постоянно купались в свете мощной авроры (на Земле это полярные сияния).

Алмазный мир

Фото: Wikipedia.org Представление художника о горячей экзопланете PSR J1719-14 b, вращающейся вокруг своего родительского пульсара.

Планета PSR J1719-1438b носится вокруг пульсара на расстоянии около 4000 световых лет от Земли, облетая свою мертвую звезду чуть более чем за два часа. Это самая плотная из обнаруженных планет — настолько плотная, что считается: она состоит в основном из алмаза.

Этот «алмазный мир» тоже является остатком ядра мертвой звезды — белого карлика, который потерял 99,9% своей первоначальной массы, оторванной и поглощенной мощной гравитацией пульсара.

Алмазный шар примерно вдвое меньше Юпитера. Он кружится вокруг PSR J1719-1438 на расстоянии 600 000 км (всего в 1,5 раза дальше, чем Луна от Земли). Из-за этого у планеты, скорее всего, очень горячая поверхность.

Мафусаил

Фото: Wikipedia.org PSR B1620−26 или Мафусаил в представлении художника

Вокруг Млечного Пути (и многих других галактик) вращаются шаровые звездные скопления, в каждом из которых может быть до миллиона звезд. Это одни из самых старых звезд во Вселенной.

Шаровое звездное скопление Мессье 4 находится на расстоянии около 5600 световых лет от нас и содержит около 100 000 звезд. Среди них планета Мафусаил, названная в честь персонажа Книги Бытия, который прожил 969 лет.

В центре звездного скопления M4 находятся пульсар и белый карлик, обращающиеся вокруг своего общего гравитационного центра за 161 день.Учитывая недолговечность звезд с большой массой, пульсар должен был сформироваться вскоре после образования самого Мессье 4.

Мафусаил также вращается вокруг этого центра, но гораздо более неторопливо, примерно за 100 лет, на расстоянии, подобном тому, на котором Уран вращается вокруг нашего Солнца. Это гигантская газовая планета, масса которой примерно в 2,5 раза больше массы Юпитера. Считается, что Мафусаил сформировался как обычная планета вокруг солнцеподобной звезды в течение первого миллиарда лет после рождения Вселенной. Затем он был захвачен на орбиту пульсара, вокруг которого вращается до сих пор. Высокая плотность звезд в шаровых скоплениях делает шансы на обмен планетами довольно высокими.

Мафусаил — старейшая из известных планет в космосе, сформировавшаяся примерно 12,7 миллиарда лет назад вместе со всеми звездами M4.

Планеты возле пульсаров очень экстремальные, но даже они могут быть не самыми причудливыми. Некоторые теоретические исследования предполагают существование планет, вращающихся вокруг черных дыр. Однако до сих пор ни одна не была найдена.

Мой район