Od dekad wiadomo, że niektóre gwiazdy w czasie swej ewolucji pożerają pobliskie planety. Można to wykryć, bo gwiazdy składają się głównie z wodoru i helu. W miarę starzenia się przybywa w nich pierwiastków cięższych, na przykład węgla, azotu, czy tlenu. Nie powinny jednak zwierać pierwiastków znacznie cięższych, na przykład żelaza czy glinu (one powstają w wyniku eksplozji supernowej i potem wchodzą w skład planet). Jeśli je zawierają, jest to ślad po pochłoniętym, skalistym globie.
– Jeśli gwiazda jest nieoczekiwanie bogata w żelazo, ale nie pierwiastki lżejsze jak węgiel i tlen, można to interpretować jako ślad po pochłonięciu jakiejś planety – tłumaczy Lorenzo Spina, astrofizyk z Obserwatorium Astronomicznego w Padwie, główny autor pracy opublikowanej w prestiżowym czasopiśmie naukowym „Nature”.
Lorenzo Spina wraz z zespołem postanowił zbadać, jak często gwiazdy pochłaniają planety. Uczeni przyjrzeli się 107 układom podwójnym złożonym z gwiazd podobnych do Słońca. Ponieważ gwiazdy w takich układach powstają w tej samej okolicy, z obłoków międzygwiezdnego pyłu o tym samym składzie, powinny mieć niemal identyczną zawartość pierwiastków.
Co trzecia badana gwiazda pochłonęła swoją planetę – lub kilka planet
Jednak w przypadku 33 takich układów podwójnych astronomowie stwierdzili, że jedna z pary gwiazd ma wyższą zawartość żelaza. To silna poszlaka, że doszło do pochłonięcia planety przez gwiazdę.
Dodatkowym dowodem okazała się też wyższa zawartość litu. Choć gwiazdy typu słonecznego zwykle zawierają ten pierwiastek na początku, spalają go w ciągu pierwszych 100 mln lat istnienia. Wykrycie litu w starszych gwiazdach również wskazuje na jego pochodzenie z wchłoniętych planet.
Zespół stwierdził również, że takie chemiczne ślady częściej pozostają w gwiazdach gorętszych. To również można wytłumaczyć – takie gwiazdy mają cieńsze warstwy zewnętrzne. Cięższe pierwiastki z pochłoniętej planety będą więc zajmowały mniejszą objętość i łatwiej jest je wykryć.
Jak gwiazdy pożerają swoich sąsiadów
Na podstawie tych odkryć astronomowie sądzą, że od 20 do 35 procent gwiazd typu słonecznego pochłania skalisty materiał o masie równej kilku masom Ziemi. Może to być, rzecz jasna, jedna większa lub kilka mniejszych planet – po takim posiłku pozostaje tylko ślad, więc nie wiemy, w ilu odbył się porcjach.
Do takich zdarzeń dochodzi tam, gdzie orbity planet są mniej stabilne. Nie jest to rzadkie w układach podwójnych, gdzie na orbity planet destabilizująco wpływa drugi składnik układu. Przy silniejszym zaburzeniu planeta może zostać wyrzucona w kierunku macierzystej gwiazdy i zostać pochłonięta w jednej „porcji”.
Możliwy jest też inny scenariusz. Jeśli planeta powstała zbyt blisko gwiazdy, z czasem będzie się do niej zbliżać. W coraz wyższych temperaturach minerały ulegną rozkładowi, a tworzące je pierwiastki przejdą w stan gazowy. Przyciąganie gwiazdy je powoli je będzie przechwytywać.
W przyszłości Słońce wchłonie Merkurego i Wenus
Pochłanianie planet przez gwiazdy było już badane przez astronomów wcześniej. Nowa praca wzięła jednak pod uwagę najwięcej gwiazd i dostarcza silnych dowodów statystycznych. – Prawdopodobnie będzie to praca cytowana jako klasyka w tym temacie – komentuje Eric Mamajek, astronom z NASA Jet Propulsion Laboratory.
Czy Słońce pochłonęło jakieś planety? Nic na to nie wskazuje, mówi Lorenzo Spina. W porównaniu z innymi gwiazdami tego typu zawiera raczej niewiele pierwiastków ciężkich. Może to się natomiast zmienić w przyszłości. Według naukowców za ok. 4,5 mld lata Słońce przekształci się w czerwonego olbrzyma, który pochłonie zarówno Merkurego, jak i Wenus. Jego promieniowanie będzie tak duże, że z Ziemi zdmuchnie atmosferę, a wszystko na jej powierzchni wypali na popiół albo stopi.
Lorenzo Spina dodaje, że przy poszukiwaniach życia odkrycie śladów kosmicznego kanibalizmu może skłonić astronomów do skierowania teleskopu na kolejny obiekt. Oznacza bowiem, że w takim układzie planetarnym orbity planet nie są stabilne, a planet typu ziemskiego pozostało w nim mniej niż gdzie indziej.
Źródło: Nature.