Найдена первая гигантская планета, вращающаяся вокруг белого карлика

Исследователи, использующие очень большой телескоп ESO, впервые обнаружили доказательства существования гигантской планеты, связанной с белым карликом. Планета вращается вокруг горячего белого карлика, остатка звезды подобной Солнцу, на близком расстоянии, в результате чего ее атмосфера разрушается и образует газовый диск вокруг звезды. Эта уникальная система намекает на то, как может выглядеть наша собственная Солнечная система в отдаленном будущем.

«Это было одно из таких случайных открытий», - говорит исследователь Борис Гансике из Университета Уорика в Великобритании, который возглавлял исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature. Команда проверила около 7000 белых карликов, наблюдавшихся в Sloan Digital Sky Survey, и обнаружила, что один из них не похож на другие. Анализируя тонкие изменения в свете от звезды, они обнаружили следы химических элементов в количествах, которые ученые никогда ранее не наблюдали у белого карлика. «Мы знали, что в этой системе должно происходить что-то исключительное, и предполагали, что это может быть связано с каким-то остатком планеты».

Чтобы лучше понять свойства этой необычной звезды, названной WDJ0914 + 1914, команда проанализировала ее с помощью инструмента X-shooter на Очень Большом Телескопе ESO в чилийской пустыне Атакама. Эти последующие наблюдения подтвердили наличие водорода, кислорода и серы, которые связанны с белым карликом. Изучив тонкие детали в спектрах, снятых ESO, команда обнаружила, что эти элементы были в виде диска газа, закрученного у белого карлика, но не исходящего от самой звезды.

«Потребовалось несколько недель очень трудных размышлений, чтобы понять, что единственный способ сделать такой диск - испарение гигантской планеты», - говорит Матиас Шрайбер из Университета Вальпараисо в Чили, который вычислил прошлую и будущую эволюцию этой системы.

Обнаруженные количества водорода, кислорода и серы аналогичны количествам, обнаруженным в глубоких слоях атмосферы ледяных, гигантских планет, таких как Нептун и Уран. Если бы такая планета вращалась рядом с горячим белым карликом, сильное ультрафиолетовое излучение звезды оторвало бы ее внешние слои, и часть этого очищенного газа закрутилась бы в диск, который сам бы прирастал к белому карлику. Это то, что, по мнению ученых, они видят вокруг WDJ0914 + 1914: первая испаряющаяся планета, вращающаяся вокруг белого карлика.

Комбинируя данные наблюдений с теоретическими моделями, команда астрономов из Великобритании, Чили и Германии смогла нарисовать более четкое изображение этой уникальной системы. Белый карлик мал и при температуре в 28 000 градусов по Цельсию (в пять раз выше температуры Солнца) очень горяч. В отличие от этого, планета ледяная и большая, по крайней мере, в два раза больше звезды. Так как она вращается вокруг горячего белого карлика с близкого расстояния, обойдя его всего за 10 дней, высокоэнергетические фотоны от звезды постепенно уносят атмосферу планеты. Большая часть газа улетучивается, но часть затягивается в диск, закручивающийся в Звезду со скоростью 3000 тонн в секунду. Именно этот диск делает видимой скрытую, подобную Нептуну планету.

«Это первый раз, когда мы можем измерить количество газов, таких как кислород и серы, в диске, что дает представление о составе атмосферы экзопланеты», - говорит Одетт Толоза из Университета Уорика, которая разработала модель диска из газа, который окружает белого карлика

Звезды, подобные нашему Солнцу, сжигают водород в своих ядрах большую часть своей жизни. Как только у них кончается это топливо, они превращаются в красных гигантов, становясь в сотни раз больше и поглощая близлежащие планеты. В случае с Солнечной системой это будет Меркурий, Венера и даже Земля, которые будут поглощены красным гигантом Солнцем примерно через 5 миллиардов лет. В конце концов, подобные солнцу звезды теряют свои внешние слои, оставляя после себя только выгоревшее ядро, белого карлика. Такие звездные остатки 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. Обнаружение экзопланеты на орбите вокруг WDJ0914 + 1914, расположенной на расстоянии около 1500 световых лет в созвездии Рака, может быть первым из многих, вращающихся вокруг таких звезд.

По словам исследователей, экзопланета найдена с помощью X- shooter ESO на орбите белого карлика на расстоянии всего в 10 миллионов километров, или в 15 раз больше солнечного радиуса, который был бы глубоко внутри красного гиганта. Необычное положение планеты подразумевает, что в какой-то момент после того, как звезда-хозяин стала белым карликом, планета приблизилась к ней. Астрономы полагают, что эта новая орбита может быть результатом гравитационных взаимодействий с другими планетами в системе, а это означает, что более чем одна планета, возможно, пережила насильственный переход своей принимающей звезды.

«До недавнего времени очень немногие астрономы делали паузу, чтобы обдумать судьбу планет, вращающихся вокруг умирающих звезд. Это открытие планеты, находящейся в непосредственной близости от сгоревшего звездного ядра, убедительно демонстрирует, что Вселенная снова и снова заставляет наши умы выходить за рамки наших устоявшихся идей",- заключает Gansicke.