Около Вега е пренаселено с планети?

За да се подхранва вътрешният прахов диск около тази звезда, нещо трябва да хвърля „гориво“ по-близо до нея и в ролята на такъв източник може да влиза цяла планетна система.

Шон Реймънд от Националния център за научни изследвания (Франция) и Ейми Бонсър от Бристолския университет (Великобритания) внимателно изучили околностите на Вега и стигнали до извода, че странностите, наблюдавани около тази звезда, може да се обяснят с наличието на доста населена планетна система.

Вега отстои от нас на 25,3 светлинни години, тя е звезда от спектрален клас А0, тоест бяла звезда от главна последователност. В това състояние тя ще прекара до преминаването към фаза червен свръхгигант, а след това – и към бяло джудже, което ще се случи след около 500 млн. години.

Вега не може да се нарече съвсем млада – звездата е на половин милиард години, тоест тя се намира на средата на жизнения си път, десет пъти по-кратък от този на Слънцето. Независимо че Вега отдавна се изучава от астрономите, яснота в някои наблюдения на нейните околности няма и досега.

Например от звездата идва много повече инфрачервено лъчение, отколкото може да се очаква от изчисленията и след изучаването на подобни светила от този спектрален клас. Причината за лъчението е наличието на прахови частици, прахов диск със съществена плътност, който поглъща видимото и ултравиолетовото лъчение на звездата, нагрява се и отдава топлина в инфрачервения диапазон.

Не всичко е ясно и със самия диск – за половин милиард години прахът трябва просто да е „отлетял“ от системата под напора на светлината, идващ от нейния център. Но това не се е случило, значи праховите запаси постоянно се попълват. Изглежда, източникът им е ясен – миналата година европейски и американски астрономи откриха признаци на втори пояс около Вега – там където може да има известно количество астероиди или планетезимали, тоест могат да се случват сблъсъци.

Впрочем Шон Реймънд и Ейми Бонсър са сигурни, че тук не всичко е толкова просто. Да, казват те, Вега има топъл прахов диск, отдалечен от нея на по-малко от 1 а.е., както и диск от отломки, който започва на 60 а.е. и стига чак на 100 а.е. от звездата. Но пренасянето на прах от хипотетични сблъсъци във външния пояс до вътрешния диск е много трудно да се обясни.

Откриват се следи от излишък на инфрачервено лъчение от района, отдалечен на 14 а.е. от звездата и съответстващ на астероидния пояс в нашата Слънчева система, но данните за него сега са малко. Във всеки случай наличието на два прахови пръстена от студен и горещ тип изисква някакъв механизъм на пренос на прах между тях, иначе близкият диск, започващ на 0,2 а.е. от Вега, щеше отдавна да е „издухан“ далече в пустотата на Космоса.

Системата на Вега (вляво) и Слънчевата система (вдясно, увеличена четири пъти за компенсиране на разликата в размерите). Вега и преди е подозирана в наличието на планети, тъй като това подозрително пространство между двата пояса трябва да се „разчиства“ от някого, но изчисленията на Реймънд и Бонсър заподозрели по-солидна основа.
© NASA

Авторите на изследването опитали да създадат модел на системата, за да изяснят какви механизми са способни да осигурят преноса на вещество от студения далечен диск в близкия топъл.

Получило се, че подхранването на вътрешния диск очевидно се осъществява на големи порции от планетезимали с различни размери, такива, чиито сблъсъци пораждат студен прах във външния диск. Попадайки на по-близка до Вега орбита, те се сблъскват и създават прах „на място“. Но за да се озоват по-близо до звездата, е необходим постоянен процес на тяхното отклонение от обичайните им орбити към по-тесни.

От изчисленията на авторите следва, че най-близкият до резултатите от наблюденията сценарий подразбира присъствието на планета гигант с размери в диапазона от малко по-малка от Сатурн до равна на Юпитер. Най-вероятно тази планета се намира на 5–10 а. е. от звездата, или ако е по-далече, особено по-далече от 15 а.е., гравитационното ѝ взаимодействие с планетезималите от външния диск би изхвърлило последните от системата, а не би ги насочило към светилото.

Освен това, за да протича такъв механизъм, освен този гигант в системата трябва да има още 4–6 планети на по-далечни орбити, в диапазона 30–60 а.е., с маса средно малко по-малка от тази на Нептун, от 2,5 до 20 земни.

Само в такава конфигурация е възможна ситуация, когато планетите си предават една на друга планетезимали от външния пръстен навътре, като ги хвърлят в близките околности на Вега. В резултат най-далечната от звездата планета постепенно мигрира навън, увеличавайки радиуса на своята орбита. Резултат от подобно пътешествие ще бъде постоянното сближаване на планетата с външния диск студен прах, пораждащ неговите планетезимали, и въвличането им в процеса на пренос на все нови малки тела към звездата.

Моделът сочи за доста висока вероятност от влиянието на все още неоткрита планета гигант.
© Sean Raymond

Масите на хипотетичните планети от системата на Вега са подлагани на изчислителна проверка от авторите, основана на това, че подобен механизъм на миграция за прекалено нискомасивни планети би довел бързо до рязкото им отдалечаване от светилото и прекратяване на механизма на подхранване. Миграцията не би могла в достатъчна степен да изкриви кръговите орбити на планетезималите, карайки ги да преминават близо до Вега.

В крайна сметка изводите на астрономите за съществуването на 5–7 планети в диапазона от 5 до 60 а.е. около Вега представляват далеч не хипотетичен интерес. Сега се въвежда в експлоатация инструментът Gemini Planet Imager, създаден за южния телескоп на обсерваторията „Джемини“ в Чили. Авторите смятат, че неговата чувствителност ще е достатъчна, за да се провери още в близко бъдеще съществуването поне на най-големите от предсказаните от тях планети.

Ако изчисленията се потвърдят, може да се говори не просто за откриването на още една планетна система, но и за създаването на теоретичен механизъм за „изчисление“ на планети около звезди, притежаващи прахови пръстени като Вега. А такива „вегаподобни“ светила, според съвременните представи, са не по-малко от 400 само в околностите на Слънцето.

Отчет за изследването скоро ще се появи в сп. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, а с достъпната му версия можете да се запознаете тук.