Stelele gigantice roșii care mănâncă planete ar putea străluci mai puțin

Când stelele gigantice mănâncă planete gigantice, lumina lor stelară poate străluci puțin mai puțin. Această diminuare ar putea afecta modul în care astronomii măsoară distanțele de-a lungul universului – și, eventual, chiar ar putea pune la îndoială măsurătorile anterioare.

„Ați crede că planeta ar fi o mică perturbare pentru stele”, spune astrofizicianul Licia Verde. „Se pare că nu este.” Aceste perturbări pot chiar ajuta la explicarea de ce estimările cu privire la cât de repede se extinde universul nu sunt de acord, susțin Verde și colegii ei într-o lucrare publicată pe 25 martie pe arXiv.org.

Când stelele similare ca masă cu soarele ard prin cea mai mare parte a hidrogenului din nucleele lor, straturile lor exterioare se umflă până când stelele au dimensiunile de sute de ori mai mari decât inițiale, devenind giganți roșii. La o anumită densitate de miez, se credea că giganții roșii ating aceeași luminozitate maximă.

Acea luminozitate uniformă i-a ajutat pe astronomi să estimeze distanțele cosmice. Este greu să știi cât de departe este o stea fără a-i cunoaște luminozitatea intrinsecă — o stea poate părea slabă pentru că este foarte departe, sau doar pentru că este slabă, sau ambele. Deoarece giganții roșii ajung întotdeauna la o anumită luminozitate, ele pot acționa ca markeri de distanță în univers, oferind astronomilor repere cosmice pentru a măsura spațiul dintre Pământ și galaxiile îndepărtate.

Astronomii au văzut semne că giganții roșii înghitesc planetele din apropiere în timp ce se extind (SN: 21/12/11). Verde și astrofizicianul Raul Jimenez, ambii de la Universitatea din Barcelona, ​​împreună cu Uffe Gråe Jørgensen, un astrofizician la Universitatea din Copenhaga, s-au întrebat dacă acele mese planetare ar putea schimba felul în care strălucește steaua. Dacă da, asta ar însemna că luminozitatea de vârf a unui gigant roșu este puțin mai puțin fiabilă ca constantă uniformă decât se credea anterior.

Există câteva moduri diferite în care o planetă ar putea schimba luminozitatea stelei, a motivat echipa: dacă planeta ar da nucleului stelei mai multă materie de ars, asta ar putea aprinde luminile, făcând ca steaua să pară mai aproape decât este. Sau mâncarea unei planete ar putea agita straturile exterioare de gaze ale stelei într-un mod care a făcut ca particulele de lumină, sau fotonii, să sară mai mult în atmosfera stelei. Apoi ar scăpa mai puțini fotoni, iar steaua ar părea mai slabă.

Simulările pe computer pentru a testa aceste scenarii ar fi lente și costisitoare. Așa că echipa a făcut niște calcule brute pentru a vedea dacă simulările ar merita. Și, de fapt, acele calcule au arătat că masa suplimentară de la ingerarea unei planete nu contează foarte mult de la sine. Dar dacă o planetă suficient de mare se cufundă în stea cu viteză mare, ar putea agita straturile exterioare ale stelei „ca o lingură într-o ceașcă de ceai”, spune Jimenez. În acest scenariu, luminozitatea stelei scade cu până la 5 procente, estimează echipa.

Această ușoară schimbare ar putea face o mare diferență pentru cosmologie și, în special, pentru estimările ratei de expansiune a universului – un număr cunoscut sub numele de constanta Hubble. Pentru a măsura constanta Hubble, astronomii trebuie să știe cu exactitate cât de repede par să se retragă obiectele cosmice datorită expansiunii cosmice, precum și cât de departe sunt de fapt acele obiecte de Pământ.

Așadar, astronomii folosesc obiecte cu luminozități cunoscute ca așa-numitele „lumânări standard” pentru a ajuta la determinarea distanțelor cosmice. Giganții roșii sunt un exemplu; supernovele și stelele numite Cefeide sunt altele.

Dar măsurătorile folosind lumânări diferite au dus la estimări diferite pentru constanta Hubble. O altă metodă care folosea detalii despre modul în care era distribuită materia în universul foarte timpuriu a dat încă o valoare constantă Hubble. Discrepanțele au dus la o criză în cosmologie: fie unele dintre măsurători sunt greșite, fie universul s-a comportat diferit în epocile sale timpurii decât în ​​prezent. Asta ar însemna că ideile de lungă durată despre cum s-a format și a evoluat universul ar putea necesita revizuire (SN: 30.7.19).

„Oamenii cred [the
mismatch] ar putea fi o semnătură a noii fizici”, spune Jimenez. „Asta e entuziasmul.”


De la astronomie la zoologie

Abonați-vă la Știri Științe pentru a vă satisface apetitul omnivor pentru cunoașterea universală.

Abonati-va

Cosmologul Wendy Freedman de la Universitatea din Chicago, care a măsurat constanta Hubble folosind stele gigantice roșii, consideră că sunt necesare studii mai detaliate pentru a afla dacă mesele planetare reprezintă o problemă pentru estimarea constantei Hubble. Chiar dacă unele stele strălucesc mai puțin pentru că au ingerat o planetă, asta nu va face diferența dacă același lucru se întâmplă în fiecare galaxie, notează ea.

De asemenea, astronomii au folosit atât Cefeide, cât și giganți roșii într-o singură galaxie pentru a măsura distanța acelei galaxii față de Pământ, iar cele două metode dau același răspuns. Asta sugerează că cosmologii ar putea să nu fie nevoiți să-și facă griji cu privire la estomparea stelelor roșii după ce au devorat planetele.

„Componentele teoretice și constrângerile pe care le puteți obține din observațiile existente sugerează că, în acest moment, aceasta nu este o problemă serioasă”, spune Freedman.