20.9K
Используя Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO), астрономы впервые в истории наблюдений нашли доказательства существования гигантской планеты в системе горячего белого карлика, которая настолько близко расположена к выгоревшему остатку солнцеподобной звезды, что теряет свою атмосферу, образующую вокруг светила газовый диск. Эта уникальная система, по мнению ученых, может дать представление о том, как в далеком будущем будет выглядеть наша Солнечная система. Исследование, описывающее уникальную находку, представлено в журнале Nature.
«Это один из тех счастливых случаев, когда открытие делается в результате везения. Все началось с того, что я со своей командой исследовал около 7 тысяч белых карликов, и один из них оказался непохожим на другие: в его спектре были следы химических элементов в количествах, которые никогда ранее у таких объектов не наблюдались. Эти необычные свойства привели нас к мысли, что они могут быть связаны с определенным видом остатка планеты», – рассказывает Борис Гензике, ведущий автор исследования из Уорвикского университета (Великобритания).
Такие звезды, как наше Солнце, в течение большей части своей жизни сжигают в недрах водород, из которого они состоят. Когда это горючее заканчивается, светила раздуваются и превращаются в красные гиганты, их размер при этом увеличивается в сотни раз, и относительно близкие к ним планеты поглощаются звездой. В случае Солнечной системы примерно через 5 миллиардов лет такая судьба постигнет Меркурий, Венеру и даже Землю.
После фазы красного гиганта солнцеподобные звезды сбрасывают в пространство внешние слои своих атмосфер, и на их месте остаются только выгоревшие ядра – это и есть белые карлики. У такого остатка все еще могут существовать планеты. По-видимому, в нашей Галактике много таких систем, но до сих пор ученым еще никогда не удавалось получить свидетельство существования гигантского внесолнечного мира, пережившего стадию красного гиганта его светила. Удивительная находка – экзопланета в системе звезды WDJ0914+1914, расположенной на расстоянии около полутора тысяч световых лет от нас в созвездии Рака, – может быть первой из многих данного типа.
Испаряющийся ледяной гигант
Как только астрономы поняли, что в системе звезды WDJ0914+1914 происходит что-то необычное, они провели ее наблюдения с приемником X-shooter на VLT, которые подтвердили не только присутствие в ее спектре водорода, кислорода и серы, но и указали на их нахождение в газовом диске, аккрецирующем на белый карлик, а не в составе самого выгоревшего остатка.
«Нам понадобилось несколько недель очень напряженной работы, чтобы понять, что единственный способ, которым может образоваться такой диск – это испарение гигантской планеты», – добавил Маттиас Шрайбер, соавтор исследования из Университета Вальпараисо (Чили).
Зарегистрированные количества водорода, кислорода и серы очень напоминают те, что предполагаются в глубоких слоях атмосферы гигантских ледяных планет, таких как Нептун и Уран. Если бы аналогичный внесолнесный мир обращался на близком расстоянии от горячего белого карлика, то мощное ультрафиолетовое излучение должно было бы сорвать его внешнюю атмосферу, и тогда часть этого содранного газа образовала бы вращающийся диск, аккрецирующий на поверхность звезды. По мнению астрономов, именно это они и наблюдают в случае с WDJ0914+1914: первую испаряющуюся планету на орбите вокруг белого карлика.
Планета вдвое больше звезды
Объединив наблюдательные данные с теоретическими моделями, астрономы смогли создать более ясную картину процессов, происходящих в этой уникальной системе. Белый карлик имеет малые размеры и очень высокую температуру поверхности: 28 тысяч градусов Цельсия, что впятеро горячее Солнца.
Планета же, напротив, ледяная и большая, как минимум вдвое превосходящая по размеру свою звезду и Землю. Так как она обращается вокруг горячего белого карлика на близком расстоянии, с периодом всего 10 земных суток, высокоэнергетическое излучение WDJ0914+1914 постепенно сдувает с гиганта его атмосферу. При этом большая часть газа улетучивается в пространство, а то, что осталось, стягивается в диск, закручивающийся и вихрем втягивающийся в звезду: каждую секунду на поверхность WDJ0914+1914 падает 3 тысячи тонн газа. Именно этот диск делает видимой нептуноподобную планету, которая иначе осталась бы скрытой от глаз наблюдателей.
«Впервые мы можем измерить в диске количества таких газов, как кислород и сера. Это дает нам ключ к составу атмосфер экзопланет», – пояснила Одетта Толоза, соавтор исследования из Уорвикского университета.
Пережить смерть звезды
Согласно полученным данным, испаряющаяся экзопланета обращается вокруг WDJ0914+1914 на расстоянии всего в 10 миллионов километров, то есть 15 солнечных радиусов. При такой орбите на стадии красного гиганта она оказалась бы глубоко внутри своей звезды-хозяйки, поэтому текущее необычное положение ледяного гиганта означает, что он мигрировал на него уже после превращения WDJ0914+1914 в белого карлика. По мнению астрономов, новая орбита может быть результатом гравитационных взаимодействий с другими планетами системы, а это значит, что стадию красного гиганта, возможно, пережили и другие миры у этой звезды.
«До недавнего времени очень мало кто из астрономов задумывался о судьбе планет, обращающихся вокруг гибнущих звезд. Открытие планеты на близком расстоянии от выгоревшего звездного ядра в очередной раз показывает, что Вселенная снова и снова бросает нам вызов и заставляет выходить за рамки устоявшихся взглядов и идей», – заключает Борис Гензике.