Dwie planety rozmiarów podobnych do naszej Ziemi zostały odkryte przez astronomów – donoszą źródła wydawnicze Uniwersytetu w Arizonie. Krążą one wokół umierającej gwiazdy, która właśnie przeszła fazę czerwonego giganta. Z powodu swoich bliskich orbit musiały zostać pochłonięte przez ich rodzimą gwiazdę, kiedy spuchła ona do rozmiarów kilkakrotnie większych od oryginalnej wielkości. Odkrycie to zostało przedstawione w jednym z nowych numerów Nature i może rzucić nowe światło na przeznaczenie gwiezdnych i planetarnych systemów, włączając w to nasz układ słoneczny.

Kiedy nasze słońce dokona swojego żywota za około 5 miliardów lat, wyrośnie do stanu, którzy astronomowie nazywają czerwonym gigantem – napuchniętej gwiazdy, która zużyła większość swojego paliwa. Rozrastanie się umierającej gwiazdy będzie tak rozległe, że jej ognista śmierć pochłonie planety położone najbliżej środka naszego systemu słonecznego – Merkurego, Wenus, Ziemię, a także i Marsa. Badacze uważali, że to niewyobrażalne piekło doprowadzi szybko doprowadzi do upadku każdej planety, która zostanie wchłonięta – aż do dni obecnych.

Rzeczony raport opisuje pierwsze odkrycie dwóch planet – tudzież ich pozostałości – które nie tylko w widoczny sposób przetrwały okres wchłonięcia przez ich rodzimą gwiazdę, ale również pomogły obedrzeć gwiazdę z paliwa napędzającego jej płonący proces. Zespół naukowców był prowadzony przez Stephane Charpinet – astronoma z  Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie na Uniwersytecie w Tuluzie. “Kiedy nasze słońce napuchnie i stanie się czerwonym gigantem – wówczas wchłonie Ziemię”, powiedziała ELizabeth “Betsy” Green – astronom współpracujący z Obserwatorium Stewarda przez Uniwersytecie w Arizonie, która również brała udział w badaniach. “Jeśli jakaś mała planeta jak Ziemia, spędza jakiś miliard lat w takim gorącym środowisku, to powinna po prostu wyparować. Tylko planety z masą większą niż ziemska, jak Jowisz czy Saturn, mogłyby przetrwać”.

Dwie planety, nazwane odpowiednio KOI 55.01 i KOI 55.02, krążą wokół gwiazdy po ekstremalnie ciasnych orbitach. Migrując tak blisko, zostały prawdopodobnie pogrążone głęboko w otoczce gwiazdy podczas jej fazy czerwonego giganta – mimo to przetrwały. W najbardziej prawdopodobnej konfiguracji, oba ciała będą mieć odpowiednio promienie 0.76 i 0.87 w skali promienia Ziemi, co czyni je najmniejszymi planetami odkrytymi wokół aktywnej gwiazdy innej niż nasze Słońce. Gwiazda wokół której krążą oznaczona jest symbolem KOI 55 i jest tym co astronomowie nazywają gorącym podkarłem. Gorące podkarły stanowią późną fazę ewolucyjną niektórych gwiazd które w końcowym momencie swojego istnienia stają się czerwonymi olbrzymami ale tracą zewnętrzną warstwę wodoru zanim w ich jądrach rozpoczyna się synteza jądrowa helu. Autorzy raportu piszą, że mogły mieć udział w zwiększeniu utraty masy potrzebnej do uformowania się tego typu gwiazdy.

Autorzy doszli do wniosku, że układy planetarne mogą zatem mieć wpływ na rozwój ich macierzystych gwiazd. Zwracają również uwagę, że zaobserwowany system oferuje również wgląd w możliwości rozwoju układu w którym żyjemy. Odkrycie dwóch planet było zaskoczeniem, gdyż zespół badawczy nie nastawiał się na szukanie nowych planet poza naszym Układem Słonecznym, a na studiowanie pulsujących gwiazd. Pulsowanie oparte na rytmicznym kurczeniu i rozszerzaniu się gwiazdy, definiuje właściwości wielu z nich. Spowodowane jest przez ciśnienie oraz siły grawitacyjne, które zachodzą razem z procesem termonuklearnej fuzji wewnątrz gwiazdy. Studiując pulsowanie gwiazdy, astronomowie mogą wywnioskować jaka jest masa danego obiektu, jego temperatura, rozmiar, czasami nawet jak wygląda jego wewnętrzną strukturę. Nazywa się to asterosejsmologią. “Te wzory częstotliwości pulsacji są prawie jak odcisk palca gwiazdy”, powiedziała Green. “Jest to bardzo podobne do sejsmologii, gdzie korzysta się z danych które dają trzęsienia ziemi, aby dowiedzieć się więcej o wewnętrznym składzie Ziemi”. Aby namierzyć częstotliwości z którymi pulsuje gwiazda, naukowcy muszą ją obserwować przez długi okres czasu – czasem nawet przez lata – aby zmierzyć nikłe zmiany w jasności.

“Różnice w jasności gwiazdy mogą nam powiedzieć o jej trybach pulsowania, jeśli jest możliwość ich obserwacji bardzo precyzyjnie”, powiedziała Green. “Powiedzmy, że jeden tryb powtarza się co 5859.8 sekundy i jest jeszcze jeden pojawiający się co 9126.39 sekundy. Może być wiele gwiazd z różnymi właściwościami, które mogą pulsować w dwóch różnych częstotliwościach. Jednak, jeśli możemy zmierzyć 10, albo lepiej – 50 różnych trybów pulsacji w jednej gwieździe, to możemy użyć teoretycznych modeli, aby określić dokładnie jaka gwiazda musi być, aby móc produkować takie konkretne pulsacje”.

“Jedyną możliwością, aby tego dokonać jest posiadanie teleskopu umiejscowionego w przestrzeni kosmicznej”, dodaje. “Na Ziemi możemy obserwować gwiazdy tylko nocą. Jednak dopóki nie podążamy za nią 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, to matematyka da nam błędne rezultaty. Prowadząc obserwacje poprzez atmosferę, oznacza to, że nawet w najlepszych przypadkach możemy wykryć różnicę w jasności tylko w dziesięciotysięcznej procenta. A jeśli masz 50, a nawet czasem 100 różnych trybów pulsowania dochodzących z gwiazdy, to możliwości pomiaru muszą być znacznie lepsze”.

Z tego powodu, zespół do swoich badań używa danych uzyskanych z teleskopu Kepler Space należącego do NASA. Niezasłonięty przez ziemską atmosferę oraz wpatrujący się w ten sam wycinek nieba od początku jego 5-letniej misji, teleskop Kepler Space usadzony jest na możliwie najlepszym miejscu, aby wykryć różnice w jasności gwiazd. Green przeprowadzała przegląd gorących gwiazd, jak podkarły w płaszczyźnie Drogi Mlecznej.

“Już teraz uzyskała wspaniały, wysokiej jakości sygnał i widmo szumu gorącego podkarła typu B, gwiazdy KOI 55, dzięki naszemu teleskopowi w Kitt Peak, zanim jeszcze Kepler został umiejscowiony”, powiedziała. “Kiedy Kepler został umieszczony na orbicie i rozpoczął wynajdywanie wszystkich tych trybów pulsacji, moi współautorzy z Uniwersytetu w Tuluzie oraz Montrealu byli w stanie analizować te dane natychmiast, z użyciem najlepszych obecnie komputerowych modeli”. Dzięki temu badacze po raz pierwszy mieli możliwość użyć pulsacyjnych trybów siły ciężkości, które penetrują jądro gwiazdy i porównując modele podkarłów B mogli dowiedzieć się więcej o ich wewnętrznej strukturze. Podczas analizowania pulsacji gwiazdy KOI 55, zespół zaobserwował intrygującą obecność dwóch okresowych modulacji, pojawiających się co 5.76 i 8.23 godziny, co powoduje, że gwiazda migota bardzo delikatnie w jednej pięciotysięcznej procenta jej całkowitej jasności. Naukowcy wykazali, że owe dwie częstotliwości nie zostały wyprodukowane przez gwiazdę w jej wewnętrznych pulsacjach.

Jedyne wyjaśnienie przyszło z obecności dwóch małych planet, które przechodziły przed gwiazdą co 5.76 i 8.23 godziny. Aby tak szybko wykonać cały obrót po swoich orbitach, KOI 55.01 oraz KOI 55.02 muszą być ekstremalnie blisko gwiazdy – dużo bliżej niż Merkury naszego słońca. Dodatkowo nasze Słońce jest dość zimną gwiazdą w porównaniu z KOI 55, która płonie w temperaturze 28,000 Kelvina (ok. 27726.85° C). “Planety w takiej bliskości do gwiazdy są obrotowo zablokowane”, powiedziała Green. “Oznacza to, że ustawione są wciąż jedną stroną w kierunku gwiazdy, tak jak zawsze widzimy tylko jedną stronę naszego Księżyca. Jasna strona Merkurego jest wystarczająco gorąca, aby stopić ołów, tak więc możecie sobie wyobrazić ekstremalne warunki na tych dwóch małych planetach, krążących wokół gwiazdy, która jest pięciokrotnie gorętsza od naszego słońca, a do tego dużo bliżej osadzonych”.

Wyjątkowo ciasne orbity są istotnym czynnikiem, ponieważ mogą powiedzieć badaczom, że obie planety zostały wchłonięte kiedy ich rodzima gwiazda napuchła do rozmiarów czerwonego giganta. “Krążąc tak blisko, prawdopodobnie zostały pogrążone głęboko w gwieździe, podczas fazy czerwonego giganta, jednak mimo to przetrwały”, powiedział główny autor raportu – Charpinet. “Jak gwiazda rozszerza się i wchłania planety, to planety muszą orać wewnątrz bardzo gorącej atmosfery, co powoduje skręcone w zwoje tarcie wysyłane w kierunku gwizdy”, dodaje Green. “Dziejąc się to właśnie w ten sposób, pozwoliło to rozdzierać atmosferę gwiazdy. W tym samym czasie tarcie gwiazdy wewnątrz gwiazdy również pocięły gazowe i płynne warstwy planety, pozostawiając jedynie część trwałego rdzenia, które mimo, że zostało doszczętnie spalone, to się ostało”.

“Możliwe, że jest to pierwszy dokument opisujący przypadek planet wchłoniętych przez gwiazdę podczas jej ewolucji”, powiedział Charpinet. “Wiemy o brązowym karle, który tego dokonał, ale on nie jest planetą, a także o planetach gigantach wokół gwiazdy podkarłów B, jednak one są zbyt daleko od gwiazdy, aby mieć wpływ na jej ewolucję”.

“Dla mnie jest to niesamowicie fascynujące, że po setkach lat, kiedy mogliśmy tylko obserwować to co się dzieje wokół gwiazdy, teraz możemy badać wnętrza kilku z nich – nawet jeśli w tych specjalnych typach pulsacji – i porównywać to z tym jakie były nasze przekonania co do tego jak gwiazdy ewoluują”, powiedziała Green. “Myśleliśmy, że mamy całkiem dobre zrozumienie tego jakie były inne układy słoneczne – kiedy znaliśmy tylko jeden – nasz. Teraz odkrywamy ogromną różnorodność innych systemów słonecznych, które w niczym nie przypominają naszego. Wliczyć to właśnie trzeba, pierwsze odkrycie pozostałości planet krążące wokół gwiezdnego jądra jak to właśnie”