Атмосферные следы поглощения планет у белых карликов могут выдать их историю

Международная группа астрономов представила новый метод, который позволяет отличить планеты, пережившие общую оболочку с родительской звездой, от планет, мигрировавших другими путями. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.

Известно, что большинство подтвержденных экзопланет вращаются в пределах одной астрономической единицы от звезд главной последовательности. Когда такие звезды стареют и превращаются в белых карликов, многие планеты должны быть поглощены и уничтожены. Однако астрономы находят планеты в так называемой запретной зоне вокруг белых карликов — это ставит вопрос о механизмах их выживания.

Сейчас рассматриваются два основных сценария: миграция с высокой эксцентричностью, когда планета приближается к звезде после гравитационных возмущений, и эволюция общей оболочки, при которой планета буквально падает в атмосферу расширенной звезды AGB. До сих пор не было надежного наблюдательного способа различить эти пути.

В новом исследовании авторы использовали модели MESA, чтобы симулировать погружение планеты в звезду на стадии AGB. Планета при этом набирает вещество через механизм Бонди–Хойла–Литтлтона. Для планет с массами от одной до тринадцати масс Юпитера и разной эффективности аккреции оказалось, что в экстремальном случае планета может увеличить свою массу на 48%.

Поскольку аккрецируемый материал богат водородом и гелием, это снижает общую металличность планеты. Моделирование эмиссионных спектров показало: тепловое излучение такой планеты может вырасти до 9% по сравнению с планетой, не испытавшей общего конверта. Для холодных планет, подобных WD 1856 b, этот эффект наиболее выражен.

При более реалистичной эффективности аккреции от 0.01 до 0.5 усиление излучения составит от 0.1 до 3.6%. В самых благоприятных случаях подобное изменение можно зарегистрировать современными инструментами, что дает новый инструмент для изучения динамической истории близких планет у белых карликов.

Авторы подчеркивают, что это лишь первый шаг, и для уверенной проверки нужно больше наблюдений и учета других эффектов. Однако предложенный подход открывает перспективу для будущих телескопов, которые смогут получать спектры экзопланет у вырожденных звезд.