Представьте себе жука, врезающегося на скорости в лобовое стекло автомобиля. Примерно так же, по мнению группы европейских астрономов, планеты могут разбиваться о свои звёзды, оставляя на их поверхности характерные «пятна» из металлов. Эта гипотеза, опубликованная в 2007 году, родилась из попытки объяснить странную аномалию в спектрах молодых звёзд и заставила по-новому взглянуть на судьбу планетных систем, включая нашу собственную.

Загадка металлических звёзд

Группа учёных из Европейской организации астрономических исследований в Южном полушарии под руководством астронома Люка Пасквини (Luca Pasquini) изучала спектры излучения ближайших к Солнцу звёзд. Спектральный анализ позволяет определить химический состав звезды, и здесь исследователей ждал сюрприз. Оказалось, что в молодых звёздах наблюдается подозрительно высокое содержание металлов — гораздо больше, чем предсказывали теоретические модели.

Объяснение, которое предложил Пасквини, звучит почти как сюжет научной фантастики: звёзды «пожирают» собственные планеты. Когда планета падает на звезду, её вещество испаряется и растекается по поверхности, словно какао-порошок, которым посыпают капучино — только сверху, не перемешивая. Именно эти «пятна» от столкновений и дают в спектре линии металлов, которые регистрируют астрономы.

В молодых звёздах конвекционные потоки сравнительно слабы, поэтому следы катастрофы могут сохраняться на поверхности миллионы лет. Это и создаёт иллюзию избытка металлов в их составе.

Красные гиганты как ключ к разгадке

Чтобы проверить свою идею, команда Пасквини обратилась к другому типу звёзд — красным гигантам. Это звёзды, сравнимые по массе с Солнцем, которые подходят к концу своего жизненного цикла. Их оболочка раздувается во много раз, светимость резко возрастает, после чего происходит срыв внешних слоёв, и звезда превращается в белого карлика.

Астрономы проанализировали состав 14 таких красных гигантов и обнаружили, что содержание металлов в них значительно ниже, чем в молодых звёздах. По мнению Пасквини, это связано с тем, что вещество поглощённых планет в процессе вращения и конвекции успело равномерно перемешаться по всему объёму звезды. Спектрометры уже не могут выделить его в виде поверхностных аномалий — оно просто «растворилось» в звёздном веществе.

Откуда берутся планеты-камикадзе?

Гипотеза звёздного каннибализма выглядит эффектно, но у неё есть серьёзные проблемы. Как отмечает заместитель директора Института астрономии РАН Дмитрий Бисикало, сам по себе звёздный каннибализм — явление известное: в двойных системах одна звезда действительно может со временем поглотить другую. Но с планетами всё гораздо сложнее.

Звёздные системы существуют миллиарды лет, и планеты в них давно заняли стабильные орбиты. Какие силы могут выбить их оттуда и заставить упасть на звезду? На стадии формирования планет поглощение вещества было активным, но то, что могло быть притянуто звездой, уже давно «съедено». Почему же этот процесс должен продолжаться сейчас?

Одно из возможных объяснений даёт заведующий отделом физики и эволюции звёзд Института астрономии РАН, доктор физико-математических наук Александр Тутуков. Он указывает на феномен «отстрела» планет в двойных звёздных системах. Из-за сложных гравитационных взаимодействий планеты, вращающиеся вокруг таких систем, могут менять орбиты, ускоряться и выбрасываться в межзвёздное пространство. Звёзды буквально «пуляются» ими в разные стороны.

Таких блуждающих планет-одиночек в нашей Галактике, по оценкам, очень много — их число сопоставимо с количеством самих звёзд. Они носятся в космосе со скоростью около 30 км/с и преодолевают притяжение других звёздных систем. И хотя большинство из них обречены на вечные странствия, некоторые всё же могут врезаться в звёзды, оставляя на них те самые «отметины».

Но это ещё не всё. Пролетая мимо стабильных планетных систем, такие странники способны искажать орбиты местных планет. Под действием гравитации блуждающей планеты устойчивая орбита может начать медленно дрейфовать, приближая планету к звезде. Так запускается механизм, который в итоге приводит к поглощению.

Смерть звезды и судьба её детей

Поглощение планет становится особенно активным в финале жизни звезды. Александр Тутуков рисует мрачную картину: перед смертью звёзды пожирают своих «детей». По его оценкам, в галактике звездой поглощается в среднем одна планета в год.

Для нашей Солнечной системы этот сценарий тоже актуален, хотя и отложен на миллиарды лет. Когда Солнце начнёт расширяться, его оболочка достигнет орбиты Меркурия, затем Венеры и, наконец, доберётся до Земли. Задолго до падения планеты начнут активно испаряться из-за чудовищной температуры. Та же участь ждёт и Марс.

А вот с Юпитером, по словам Тутукова, Солнце «подавится». Массивная планета, словно нож, вспорет звезду, и та превратится в белого карлика — вместо того чтобы поглотить гиганта целиком.

Скепсис и открытые вопросы

Несмотря на всю привлекательность гипотезы, многие учёные относятся к ней со скепсисом. Дмитрий Бисикало подчёркивает, что в теории европейских коллег слишком много «белых пятен». Главное возражение — стабильность планетных орбит на протяжении миллиардов лет. Кажется, что нет сил, способных разрушить эту устоявшуюся систему.

Однако новые открытия в области экзопланет постепенно подтачивают эту уверенность. Практически все из более чем 200 известных на тот момент экзопланет (а сейчас их счёт идёт на тысячи) представляют собой газовые гиганты типа Юпитера, вращающиеся в опасной близости от своих звёзд с периодом обращения всего в несколько суток. Само их существование на таких орбитах говорит о том, что планетные системы могут быть куда более динамичными и хаотичными, чем считалось раньше.

Гипотеза звёздного каннибализма остаётся предметом дискуссий. Она красиво объясняет аномалию металличности, но требует более веских доказательств. Возможно, дальнейшие наблюдения за молодыми звёздами и блуждающими планетами помогут понять, насколько часто во Вселенной происходит этот космический акт поглощения — и насколько реальна угроза для нашего собственного мира.