Космический телескоп James Webb впервые подробно изучил планету пережившую гибель своей звезды
Космический телескоп James Webb впервые смог подробно исследовать планету, обращающуюся вокруг белого карлика — компактного остатка звезды, подобной Солнцу, завершившей свою эволюцию. Полученные данные позволили определить массу, температуру и особенности атмосферы этого мира, а также дали представление о том, что может ожидать планеты Солнечной системы через миллиарды лет, когда Солнце тоже превратится в белый карлик.
Объект исследования — газовый гигант WD 1856 b, открытый в 2020 году примерно в 80 световых годах от Земли. По размерам он сопоставим с Юпитером и совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за 34 часа. Планета находится менее чем в трёх миллионах километров от белого карлика — примерно в 50 раз ближе, чем Земля расположена к Солнцу.
Такое расположение долгое время оставалось загадкой для астрономов. До превращения в белый карлик звезда должна была пройти стадию красного гиганта, во время которой её внешние слои сильно расширяются. Если бы WD 1856 b всегда находилась на нынешней орбите, она неизбежно оказалась бы внутри оболочки звезды и была бы уничтожена.
Чтобы выяснить историю этой системы, учёные наблюдали прохождение планеты по диску белого карлика с помощью инфракрасных приборов телескопа James Webb. Анализ позволил определить массу WD 1856 b, которая составляет от четырёх до одиннадцати масс Юпитера. Также исследователи оценили температуру верхних слоёв атмосферы планеты — около 126 градусов Цельсия.
При этом оказалось, что газовый гигант значительно горячее, чем можно было бы ожидать, если бы его нагревало только слабое излучение белого карлика. По мнению исследователей, это тепло является своеобразным «эхом» интенсивного нагрева, произошедшего миллиарды лет назад, когда планета начала перемещаться к внутренним областям своей звёздной системы.
Наиболее вероятная версия заключается в том, что WD 1856 b сформировалась значительно дальше от своей звезды, благодаря чему смогла пережить стадию красного гиганта. Позднее её орбита изменилась под действием гравитационного влияния двух других звёзд, входящих в ту же систему, которые постепенно сместили планету ближе к белому карлику.
Наблюдения James Webb также позволили впервые обнаружить атмосферу у планеты, проходящей по диску белого карлика. Спектральный анализ выявил присутствие мелких частиц, формирующих облака, а также углеводородов, вероятнее всего метана. Это первое подобное обнаружение для планеты, обращающейся вокруг уже погибшей звезды, и оно открывает новые возможности для изучения химического состава подобных миров.
Авторы работы отмечают, что результаты имеют большое значение не только для исследования экзопланет, но и для понимания будущего нашей собственной планетной системы. Примерно через 4–5 миллиардов лет Солнце превратится в красный гигант, который, вероятно, поглотит Меркурий и Венеру, а возможно, и Землю. После этого звезда сбросит внешние оболочки и станет белым карликом.
Судьба более удалённых планет, таких как Юпитер и Сатурн, пока остаётся неизвестной. Однако система WD 1856 показывает, что по крайней мере некоторые газовые гиганты способны пережить смерть своей звезды, сохранившись на далёких орбитах, а затем спустя миллиарды лет приблизиться к оставшемуся звёздному ядру. Изучение подобных систем позволяет астрономам заглянуть в возможное будущее Солнечной системы.
Исследование в журнале Nature.