Тайна «эха», длящегося во Вселенной миллионы лет

Древние сейсмические волны и как мы их «слышим»

Моделирование столкновения двух планет (Фото: NASA).

В истории формирования Вселенной столкновения планет — не редкое явление. Ранняя Солнечная система напоминала космическое поле битвы, где планеты, луны и астероиды сталкивались друг с другом, оставляя после себя тысячи больших и малых ударных кратеров, наиболее заметных на поверхности Луны.

Однако эти столкновения оставляют не только следы на поверхности. Согласно новому исследованию, опубликованному в начале 2025 года, они могут вызывать сейсмические колебания глубоко внутри планеты, которые длятся миллионы лет, создавая тлеющее «эхо», которое можно обнаружить с помощью сложных оптических приборов, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST).

Исследование, проведенное под руководством доктора Дж. Дж. Занацци, физика-теоретика из Калифорнийского университета в Беркли, моделировало столкновение двух газовых гигантов: молодой, меньшей планеты, сталкивающейся с более крупной, старой планетой.

Цель команды — выяснить, вызвало ли столкновение достаточно сильные и продолжительные сейсмические волны, чтобы их можно было наблюдать фотометрически (то есть измеряя яркость) с Земли.

Хотя JWST не регистрирует сейсмические волны напрямую, благодаря своей способности измерять свет с чрезвычайно высокой точностью он вполне способен обнаруживать небольшие изменения в свете, излучаемом планетами. Это результат внутренних сейсмических колебаний.

Два основных типа колебаний, о которых идет речь, — это f-мода (поверхностные колебания, подобные волнам на поверхности воды) и p-мода (колебания давления, подобные звуковым волнам). Эти колебания не только влияют на атмосферу планеты, но и проникают глубоко в ядро, со временем меняя свечение планеты.

Планета Бета Живописца b и «отголоски» доисторического столкновения

Бета Живописца b является предметом исследования, которое предполагает, что афтершоки могут иметь место и сегодня (Фото: Sci-news).

Конкретным объектом исследования является планета Бета Живописца b — гигантская молодая планета, расположенная примерно в 63 световых годах от Земли, масса которой примерно в 13 раз больше массы Юпитера и возраст которой составляет всего около 12–20 миллионов лет.

Команда смоделировала сценарий, в котором планета с массой, схожей с массой Нептуна (что в 17 раз больше массы Земли), сталкивается с Бетой Живописца b.

Результаты показывают, что столкновение не только способствовало накоплению огромного количества тяжелых металлов (от 100 до 300 масс Земли), но и создало сейсмические колебания, которые могли длиться в течение периода, эквивалентного времени жизни планеты.

Если столкновение произошло между 9 и 18 миллионами лет назад, эти колебания могли бы существовать и сегодня, и их мог бы обнаружить телескоп JWST.

Он не только предоставляет информацию о внутренней структуре планеты, такой как плотность материала и стратификацию. Эти колебания помогают отслеживать формирование и эволюцию планет, а также открывают новые направления исследований в области внесолнечной планетарной сейсмологии.

Исследование также предполагает, что не только столкновения, но и орбитальная миграция, вызванная приливными гравитационными силами со стороны родительской звезды, могут стимулировать колебательные режимы в планете, особенно у газовых гигантов с сильно эксцентричными орбитами.

Это считается новым подходом, помогающим людям «слышать» сигналы из глубин далеких планет Вселенной, даже если они находятся на расстоянии десятков световых лет от Земли.

Источник: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-an-ve-tieng-vang-keo-dai-hang-trieu-nam-trong-vu-tru-20250510081629043.htm