Stjerners død vil spille en ond flipper med rytmiske planeter

Fire planeter låst i en perfekt rytme omkring en nærliggende stjerne er bestemt til at blive boltet rundt i deres solsystem, når deres sol til sidst dør, ifølge en ny undersøgelse, der kigger ind i dens fremtid.

Astronomer har modelleret, hvordan ændringen i gravitationskræfter i systemet som følge af, at stjernen bliver en hvid dværg, vil få dens planeter til at flyve løs fra deres baner og hoppe af hinandens tyngdekraft, som bolde, der hopper af en kofanger i et flipperspil.

I processen, de vil banke affald i nærheden ind i deres døende sol, giver forskerne ny indsigt i, hvordan de hvide dværge med forurenede atmosfærer, som vi ser i dag, oprindeligt udviklede sig. Konklusionerne fra astronomer fra University of Exeter og University of Warwick er offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

HR 8799-systemet er 135 lysår væk og omfatter en 30-40 millioner år gammel A-typestjerne og fire usædvanligt massive planeter, alt over fem gange Jupiters masse, kredser meget tæt på hinanden. Systemet indeholder også to affaldsskiver, inde i den inderste planets kredsløb og en anden uden for den yderste. Nyere forskning har vist, at de fire planeter er låst i en perfekt rytme, der ser, at hver enkelt fuldfører det dobbelte af sin nabos bane:så for hver bane, den længste fuldfører, den næstnærmeste fuldender to, den næste fuldender fire, mens den nærmeste fuldfører otte.

Holdet fra Exeter og Warwick besluttede at lære systemets ultimative skæbne at kende ved at skabe en model, der tillod dem at spille 'planetarisk pinball' med planeterne, at undersøge, hvad der kan få den perfekte rytme til at destabilisere.

De fastslog, at resonansen, der låser de fire planeter, sandsynligvis vil holde fast i de næste 3 milliarder år, på trods af virkningerne af galaktisk tidevand og tætte forbiflyvninger af andre stjerner. Imidlertid, den går altid i stykker, når stjernen går ind i den fase, hvor den bliver til en rød kæmpe, når den vil udvide sig til flere hundrede gange sin nuværende størrelse og udstøde næsten halvdelen af ​​sin masse, ender som en hvid dværg.

Planeterne vil derefter begynde at spille pinball og blive et meget kaotisk system, hvor deres bevægelser bliver meget usikre. Selv at ændre en planets position med en centimeter i starten af ​​processen kan dramatisk ændre resultatet.

Medforfatter professor Sasha Hinkley fra University of Exeter sagde:"HR 8799-systemet har været så ikonisk for exoplanetarisk videnskab siden dets opdagelse for næsten 13 år siden, og så det er fascinerende at se ind i fremtiden, og se den udvikle sig fra en harmonisk samling af planeter til en kaotisk scene."

Hovedforfatter Dr. Dimitri Veras fra University of Warwick Department of Physics sagde:"Planeterne vil gravitationsmæssigt sprede sig fra hinanden. I et tilfælde, den inderste planet kunne blive slynget ud af systemet. Eller, i et andet tilfælde, den tredje planet kan blive kastet ud. Eller den anden og fjerde planet kunne skifte position. Enhver kombination er mulig bare med små tweaks.

"De er så store og så tæt på hinanden, at det eneste, der holder dem i denne perfekte rytme lige nu, er placeringen af ​​deres baner. Alle fire er forbundet i denne kæde. Så snart stjernen mister masse, vil deres placeringer afvige, så vil to af dem sprede hinanden, forårsager en kædereaktion blandt alle fire."

Uanset planeternes præcise bevægelser, én ting, som holdet er sikre på, er, at planeterne vil bevæge sig nok rundt til at fjerne materiale fra systemets affaldsskiver ind i stjernens atmosfære. Det er denne type affald, som astronomer analyserer i dag for at opdage historierne om andre hvide dværgsystemer.

Dr. Veras tilføjer:"Disse planeter bevæger sig rundt om den hvide dværg forskellige steder og kan nemt sparke alt affald, der stadig er der, ind i den hvide dværg, forurener det.

"HR 8799 planetsystemet repræsenterer en forsmag på de forurenede hvide dværgsystemer, som vi ser i dag. Det er en demonstration af værdien af ​​at beregne planetsystemernes skæbner, i stedet for bare at se på deres dannelse."