Впервые обнаружено свидетельство существования планеты второго поколения вокруг мёртвой звезды
Впервые в космосе учёные заявляют, что обнаружили планету, которая могла сформироваться из сгоревших остатков своей мёртвой родительской звезды.
Эта планета, вероятно, представляет собой газовый гигант, обращающийся вокруг белого карлика под названием HS 0209+0832, расположенного примерно в 270 световых годах от Земли, согласно авторам исследования, опубликованного в понедельник в журнале Nature Astronomy. Проанализировав наблюдения с космического телескопа НАСА «Хаббл» и других инструментов, команда обнаружила химические свидетельства, позволяющие предположить, что планета могла сконденсироваться из вещества, выброшенного звездой, когда она исчерпала энергию и коллапсировала в белый карлик.
Когда звезда, подобная Солнцу, умирает, она сначала быстро расширяется в красный гигант, а затем сбрасывает внешние слои, оставляя после себя гораздо меньшее, но плотное и горячее ядро — известное как белый карлик. Некоторые планеты первого поколения, те, что изначально сформировались одновременно со звездой, могут пережить это катастрофическое событие, если их орбита достаточно широка. Астрономы наблюдали несколько таких выживших планет первого поколения, обращающихся вокруг белых карликов, но никогда прежде не фиксировали так называемую планету второго поколения — совершенно новый мир, созданный из обломков мёртвой звезды.
Планета, найденная на орбите мёртвой звезды, может показать, что произойдёт с нашей Солнечной системой
Верным признаком того, что HS 0209+0832 мог породить новую планету, являются необычные следы тяжёлых элементов на поверхности белого карлика, которые, по мнению авторов исследования, представляют собой планетный материал, падающий дождём на оставшееся ядро. «Этот планетный материал очень богат элементом под названием ниобий, — сказал ведущий автор исследования Джейми Уильямс, докторант физического факультета Уорикского университета в Англии. — Это первый случай, когда этот элемент обнаружен в белом карлике, и это означает, что планетный материал сделан из пепла звезды в момент её смерти».
Дальнейший анализ наблюдений со спутника НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite, или TESS, выявил слабый сигнал яркости, повторяющийся каждые 4,4 дня, — свидетельство, которое, по словам исследователей, согласуется с гигантской планетой, обращающейся вокруг белого карлика.
«Что интересно в планетах, обращающихся близко к белым карликам, так это то, что, поскольку белые карлики со временем остывают, их обитаемая зона очень стабильна. Планета второго поколения могла сформироваться, а затем находиться в обитаемой зоне десятки миллиардов лет», — сказал Уильямс.
Такой длительный период стабильности мог бы обеспечить более идеальные условия для жизни, но для подтверждения открытия планеты второго поколения требуется больше работы, добавил он. «Это не подтверждённая планета, — сказал Уильямс. — Пока это только кандидат».
Новый класс планет
После фазы красного гиганта, когда умирающая звезда быстро раздувается, она становится ядерной печью, способной производить различные элементы. Однако как только это топливо заканчивается и звезда превращается в белый карлик, тяжёлые элементы — включая ниобий — быстро опускаются вниз, оставляя на поверхности только более лёгкие элементы, такие как водород и гелий. Исследователи определили, что обнаруженный на HS 0209+0832 ниобий, следовательно, должен происходить из окружения звезды. «Мы думаем, что эти элементы упали на поверхность белого карлика, потому что белый карлик очень горячий и излучает массу экстремального ультрафиолетового излучения, которое срывает атмосферу близлежащей планеты», — сказал Уильямс.
Идея планет второго поколения существует по меньшей мере столько же, сколько астрономы знают об экзопланетах, сказал соавтор исследования Дэвид Дж. Уилсон, научный сотрудник Лаборатории атмосферной и космической физики в Университете Колорадо в Боулдере.
Учёные обнаружили самые первые экзопланеты вокруг пульсара — типа быстро вращающейся мёртвой звезды, — и поскольку пульсары образуются в результате массивных взрывов, называемых сверхновыми, эти планеты, вероятно, являются вторым поколением, поскольку любые первоначальные планеты были бы уничтожены огромным взрывом, объяснил Уилсон.
«Хотя белые карлики не образуются посредством сверхновой, они окружены обломками, — сказал он по электронной почте. — У вас есть планеты, которым посчастливилось пережить гигантские фазы звезды, раздробленные остатки тех, кому не повезло, и оставшийся газ и пыль, выброшенные звездой, когда она превратилась из гиганта в белого карлика. Так что это заманчивая идея, что всё это может слиться в новые планеты».
Астрономы всё ещё не знают всех деталей о том, как формируются планеты первого поколения, а это означает, что потенциальные механизмы, стоящие за этой недавно описанной планетой второго поколения, ещё более неопределённы. Процесс образования планеты мог произойти в результате столкновения умирающей звезды со вторым небесным телом, по словам Уильямса. «Там мог быть другой объект близ ядра звезды, возможно, звезда примерно в 20% массы Солнца, или коричневый карлик», — сказал Уильямс, имея в виду класс холодных объектов, промежуточных между звездой и планетой.
Если второй объект упал в звезду во время её гигантской фазы, он мог помешать всей пыли и газу рассеяться в массивное облако, заставив часть из них вращаться в диске. Этот диск затем продолжал бы вращаться вокруг белого карлика, порождая планету. «В обычном белом карлике нет диска, потому что материал звезды просто выбрасывается наружу во время фазы красного гиганта», — добавил Уильямс.
Исследователи планируют снова наблюдать эту систему с помощью «Хаббла» и рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» в течение следующего года, но они также запросили время на более мощном космическом телескопе «Джеймс Уэбб», который мог бы дать больше подсказок о существовании или особенностях планеты.
Если подтвердится, этот далёкий мир будет принадлежать к совершенно новому классу планет и позволит предположить, что вокруг белых карликов может существовать больше планет второго поколения, сказал Уильямс.
Открытие также будет иметь последствия для нашего собственного космического соседства, сказал Уилсон. «Солнце в конечном итоге станет белым карликом, так что мы здесь также смотрим на будущее Солнечной системы — возможно, Солнце когда-нибудь обзаведётся новой планетой!»
Загробная жизнь экзопланет
Новое открытие потенциальной планеты второго поколения невероятно захватывающе, сказала Сара Кейсуэлл, преподаватель Школы физики и астрономии Лестерского университета в Англии, не участвовавшая в исследовании.
«Мы знаем о большом количестве белых карликов, загрязнённых планетным материалом, который по составу похож на породы в нашей Солнечной системе, — написала она по электронной почте. — Однако в этом случае белый карлик загрязнён невероятно необычным материалом, и состав этого материала похож на атомы, которые мы видим создаваемыми, когда звёзды заканчивают свою жизнь».
Более 95% всех звёзд во Вселенной в конечном итоге станут белыми карликами, и астрономы уже каталогизировали сотни тысяч из них. Обнаружение планеты, сформировавшейся после того, как белый карлик образовался, означало бы, что планеты второго поколения вокруг других белых карликов возможны, — и что после смерти нашего Солнца в нашей собственной Солнечной системе могут появиться новые планеты, сказала Кейсуэлл.
Предыдущие наблюдения белых карликов показали, что некоторые планетные системы переживают самоуничтожение звезды, но недавние находки открывают возможность зарождения новых планет, сказала Эми Бонсор, доцент Кембриджского университета в Англии, также не участвовавшая в работе. «Этот сдвиг парадигмы позволяет нам рассмотреть, сможем ли мы в будущем охарактеризовать или исследовать потенциальную обитаемость этих планетных систем второго поколения», — написала она по электронной почте.
Это открытие также добавило бы больше свидетельств в пользу исследований, показавших, что планетные системы разнообразны и сложны даже после смерти родительской звезды, по словам Сьюзан Маллалли, научного сотрудника миссии в Научном институте космического телескопа, центре научных операций «Хаббла».
«Некоторые планеты могут пережить смерть звезды, другие могут быть выброшены в космос или съедены звездой. Если планеты второго поколения возможны, то у многих белых карликов будет больше планет, чем мы могли бы иначе ожидать, — написала Маллалли, не участвовавшая в исследовании, по электронной почте. — Это свидетельство существования экзопланеты второго поколения указывает на то, что в загробной жизни экзопланет может быть больше, чем предполагалось ранее».
