Знайдено першу гігантську планету навколо білого карлика

Дослідники, які використовують Дуже великий телескоп Європейського космічного агентства (ЄКА), вперше виявили доказ наявності гігантської планети, яка асоціюється із зіркою-білим карликом.

Планета обертається навколо гарячого білого карлика, залишка зірки, схожої на Сонце, на близькій відстані, внаслідок чого її атмосфера руйнується і утворює навколо зірки диск із газом. Ця унікальна система натякає на те, як може виглядати наша власна Сонячна система у віддаленому майбутньому, розповідають в ЄКА.

"Це було одне з тих випадкових відкриттів", - зазначив дослідник Борис Генсіке з Університету Уоріка у Великобританії, який керував дослідженням. Команда оглянула близько 7000 білих карликів, які спостерігалися за допомогою Слоанівського цифрового огляду неба. Аналізуючи ледь вловимі зміни світла від зірки, вони виявили сліди хімічних елементів у кількості, яку вчені ніколи раніше не спостерігали у білого карлика. "Ми знали, що в цій системі повинно відбуватися щось виняткове, і припускали, що це може бути пов'язано з певним планетарним залишком", - відмітив Генсіке.

Для кращого розуміння властивостей цієї незвичайної зірки, названої WDJ0914+1914, команда проаналізувала її за допомогою інструмента X-Shooter на Дуже великому телескопі ЄКА, який знаходиться в чилійській пустелі Атакама. Ці подальші спостереження підтвердили наявність водню, кисню та сірки, пов’язаних із білим карликом. Вивчаючи дрібні деталі в спектрах, знятих X-Shooter, команда виявила, що ці елементи знаходяться в диску з газом навколо білого карлика, а не походять від самої зірки.

"Минуло кілька тижнів дуже важких роздумів, аби зрозуміти, що єдиний спосіб утворити такий диск - це випаровування гігантської планети", - каже Маттіас Шрайбер з Університету Вальпараїсо в Чилі, який обчислював минулу та майбутню еволюцію цієї системи.

Виявлені кількості водню, кисню та сірки схожі на ті, що знаходяться у глибоких атмосферних шарах крижаних гігантських планет, таких як Нептун та Уран. Якби така планета оберталася поруч із гарячим білим карликом, екстремальне ультрафіолетове випромінювання зірки позбавляло б її зовнішніх шарів, а частина цього позбавленого газу закрутилася б у диск, приростаючи до білого карлика. Як вважають вчені, це якраз те, що вони бачать навколо WDJ0914+1914: перша планета, яка випаровується на орбіті білого карлика.

Поєднуючи дані спостережень із теоретичними моделями, команда астрономів Великобританії, Чилі та Німеччини змогла створити чіткіше зображення цієї унікальної системи. Білий карлик невеликий і на поверхні має температуру у 28 000 градусів за Цельсієм (вп’ятеро перевищує температуру Сонця), екстремально гарячий. Планета ж, навпаки, крижана і велика - принаймні вдвічі більша за зірку. Оскільки вона обертається навколо гарячого білого карлика на близькій відстані, роблячи обхід навколо нього всього за 10 днів, високоенергетичні фотони зірки поступово видувають атмосферу планети. Більша частина газу щезає, але частина втягується в диск, який закручується в зірку зі швидкістю 3000 тонн на секунду. Саме цей диск робить видимою приховану нептуноподібну планету.

"Це перший раз, коли ми можемо виміряти кількість газів, таких як кисень і сірка в диску, що дає підказки щодо складу атмосфери екзопланети ", - каже Одетт Толоза з Університету Уоріка, яка розробила модель для газового диску, що оточуює білого карлика.

"Відкриття також відчиняє нове вікно до остаточної долі планетарних систем", - додає Генсіке.

Зірки, як наше Сонце, спалюють водень у своїх ядрах протягом більшої частини життя. Як тільки у них закінчується це паливо, вони перетворюються на червоних гігантів, стаючи в сотні разів більшими і поглинають сусідні планети. Що стосується Сонячної системи, то це включатиме Меркурій, Венеру і навіть Землю, які всі будуть поглинуті Сонцем-червоним гігантом приблизно через 5 мільярдів років. Врешті-решт, сонцеподібні зірки втрачають свої зовнішні шари, залишаючи після себе лише вигоріле ядро, білого карлика. Такі зоряні залишки все ще можуть утримувати планети, і, як вважається, багато з цих зіркових систем існують у нашій галактиці. Однак, до цих пір вчені ніколи не знаходили доказів виживання гігантської планети навколо білого карлика. Виявлення екзопланети на орбіті навколо WDJ0914+1914, розташованої приблизно за 1500 світлових років у сузір'ї Рака, може бути першим з багатьох навколо таких зірок.

На думку дослідників, екзопланета, яку тільки но знайшли за допомогою X-shooter, обертається навколо білого карлика на відстані лише 10 мільйонів кілометрів, або в 15 разів більше сонячного радіуса, який був би глибоко всередині червоного гіганта. Незвичне положення планети передбачає, що в якийсь момент після того, як зірка-господар стала білим карликом, планета наблизилася до неї. Астрономи вважають, що ця нова орбіта може бути результатом гравітаційних взаємодій з іншими планетами в системі, і це означає, що більше ніж одна планета пережила насильницьке перетворення своєї зірки.

"Донедавна мало хто з астрономів призупинявся, щоб замислитися над долею планет, які обертаються навколо вмираючих зірок. Це відкриття планети, яка обертається навколо вигорілого зоряного ядра, впевнено демонструє, що Всесвіт знову і знову кидає виклик нашому розуму вийти за рамки наших усталених ідей", - підсумовує Генсіке.

Читайте ще цікаві новини про космос.