Астрономия

Гигантская планета танцует вокруг умирающей звезды

Открытие открывает новое окно в конечную судьбу планетных систем.

Иллюстрация белого карлика WDJ0914 + 1914 и его нептуноподобных экзопланет. (Изображение: М. Корнмессер, ESO)

Впервые ученые нашли доказательства существования гигантской планеты в сочетании с Очень Большим Телескопом Европейской Южной Обсерватории Eso, который связан с белой карликовой звездой. На небольшом расстоянии планета вращается вокруг горячего белого карлика, остатка солнечной звезды, разрушая ее атмосферу и формируя газовый диск вокруг звезды. Эта уникальная система показывает, как может выглядеть наша собственная солнечная система в отдаленном будущем.

«Это было одно из тех случайных открытий», - говорит Борис Гансике из Университета Уорика в Великобритании, который руководил исследованием. Исследовательская группа проверила около 7000 белых карликов, наблюдавшихся в Sloan Digital Sky Survey. Они обнаружили, что один из них уникален. Анализируя небольшие вариации в звездном свете, они обнаружили следы химических элементов в количествах, которых ученые никогда раньше не видели в белом карлике. «Мы знали, что в этой системе было что-то необычное, и предполагали, что это может быть своего рода остаток планеты».

Чтобы лучше понять характеристики этой необычной звезды с именем WDJ0914 + 1914, команда проанализировала ее с помощью инструмента X-Shooter с очень большим телескопом в чилийской пустыне Атакама. Эти последующие наблюдения подтвердили присутствие водорода, кислорода и серы вблизи белого карлика. Анализируя детали в спектрах, ученые обнаружили, что эти элементы расположены в газовом диске, который проникает в белого карлика и не исходит от самой звезды. «Нам потребовалось несколько недель, чтобы понять, что единственный способ создать такой диск - это испарить огромную планету», - сказал Матиас Шрайбер из Университета Вальпараисо в Чили, который рассчитал прошлую и будущую эволюцию этой системы.

Проверенные уровни водорода, кислорода и серы аналогичны уровням, обнаруженным в глубоких слоях атмосферы ледяных, гигантских планет, таких как Нептун и Уран. Если бы орбита такой планеты находилась рядом с горячим белым карликом, крайнее ультрафиолетовое излучение звезды лишило бы ее внешние слои. Часть этого сжатого газа закрутилась бы в диск, который в свою очередь падает на белого карлика. Это то, что ученые видят вокруг WDJ0914 + 1914: первая испаряющаяся планета, вращающаяся вокруг белого карлика.

Объединив данные наблюдений с теоретическими моделями, группа астрономов из Великобритании, Чили и Германии смогла составить более четкую картину этой уникальной системы. Белый карлик маленький и очень горячий при 28 000 градусов по Цельсию. Напротив, планета ледяная и большая - по крайней мере, в два раза больше звезды. Когда он кружит вокруг горячего белого карлика с близкого расстояния и облетает его всего за десять дней, высокоэнергетические фотоны звезды постепенно сдувают атмосферу планеты. Большая часть газа уходит, но часть втягивается в диск, который втекает в звезду со скоростью 3000 тонн в секунду. Именно этот диск делает видимой скрытую, подобную Нептуну планету.

«Это первый случай, когда мы смогли измерить количество газов, таких как кислород и сера, в диске, что дает представление о составе экзопланетных атмосфер», - говорит Одетт Толоза из Университета Уорика, который является моделью для газового диска. развился вокруг белого карлика. «Открытие также открывает новое окно в окончательную судьбу планетных систем», добавляет Гансике.

Звезды, подобные нашему солнцу, сжигают водород в своих ядрах большую часть жизни. Как только у них кончается топливо, они раздуваются до красных гигантов, растут в сто раз больше и пожирают близлежащие планеты. В случае с Солнечной системой, это Меркурий, Венера и даже Земля, которые поглощены Красным Гигантским Солнцем примерно за пять миллиардов лет. Наконец, подобные солнцу звезды теряют свои внешние слои и оставляют только сгоревшее ядро, белого карлика. Такие звездные останки могут по-прежнему принимать планеты, и считается, что многие из этих звездных систем существуют в нашей галактике. Однако до сих пор ученые никогда не находили свидетельств выживания гигантской планеты вокруг белого карлика.

По словам исследователей, экзопланета, найденная в настоящее время с помощью X-Shooter, вращается вокруг Белого Карлика на расстоянии всего лишь в десять миллионов километров или в 15 раз больше радиуса Солнца. Планета должна была быть в центре Красного Гиганта. Необычное положение планеты предполагает, что планета приблизилась к ней спустя некоторое время после того, как звезда-хозяин стала белым карликом. Астрономы считают, что эта новая орбита может быть результатом гравитационных взаимодействий с другими планетами в системе, а это означает, что более чем одна планета могла бы пережить насильственный переход звезды-хозяина.

«До недавнего времени очень немногие астрономы думали о судьбе планет, вращающихся вокруг умирающих звезд. Это открытие планеты, вращающейся вокруг сгоревшего звездного ядра, впечатляюще демонстрирует, что вселенная продолжает бросать вызов нашему уму выходить за рамки наших устоявшихся идей», - заключает Гансике.

Читайте Новая Наука в
Back to top button