Першою екзопланетою, яку ще 2008 р. спостерігав Космічний телескоп імені Габбла, була саме вона — знаменита нині Фомальгаут b (Fomalhaut b). Довкола її ідентичності нині так багато таємниць, що астрономи саме на ній відпрацьовують механізми тестування нових космічних об’єктів перед занесенням їх до класу екзопланет. Однією з таких таємниць є спроба класифікувати цей еталонний для екзопланет об’єкт зовсім не традиційним чином — віднесенням його до іншого класу — екзотичних нейтронних зір.
Cистема Фомальгаут b. Фото з сайту https://astroengine.com.
Розташована на відстані 25 світлових років від Землі, яскрава зоря Фомальгаут серед небесних об’єктів дуже знаменита. Вона входить до складу потрійної зоряної системи — її далекі, але гравітаційно пов’язані з нею посестри — помаранчевий карлик TW Південної Риби і червоний карлик М-типу LP 876-10. Регіон, в якому міститься ця система, буквально переповнений величезною кількістю уламків, створюючи враження реальної подоби «ока Саурона» (Eye of Sauron). У далекому 2008 р. Фомальгаут прославилася як материнська зоря першої екзопланети, яку земні спостерігачі побачили прямо.
Уявлення художника про екзопланету Фомальгаут b, що міститься всередині диска з уламків матерії довкола зорі. Фото з сайту https://astroengine.com.
При першому знайомстві Космічного телескопа імені Габбла з цією екзопланетою він зумів розгледіти лише «смітинку» в «оці Фомальгаута», але в наступні роки її дослідили ретельно. Це масивна екзопланета, схожа розмірами на Юпітер, що лежить на відстані майже 100 а.о. (астрономічних одиниць, де 1 а.о. — середня відстань Землі від Сонця) від материнської зорі. Новий об’єкт отримав позначення Fomalhaut b.
То була велика справа. Вона стала першим прямим спостереженням далекого чужого світу на орбіті іншої зорі, яке зробив «Габбл» після довгої виснажливої «варти» на орбіті. Екзопланета дістала підтвердження в 2013 р. Міжнародний астрономічний союз після публічного голосування в 2015 році надав їй офіційну назву «Дагон» (Dagon). Але суперечки щодо природи цього об’єкта, однак, ніколи не вщухали і тривають досі.
Астрономи розгадують все нові й нові таємниці Фомальгаут b. Результати їх напруженої роботи, які ще раз піддають сумніву ідентичність цього об’єкта, оприлюднив журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Було висловлено припущення, що це справді екзопланета, проте є проблеми з визначенням її кольору, який виявився «непідходящим» для планетних моделей» — твердять дослідники. Суть альтернативної гіпотези: об’єкт — нейтронна зоря на передньому чи задньому плані диска Фомальгаут b. Дослідницьку групу очолює Каті Поппенгаєґер (Katya Poppenhaeger) з Королівського університету в Белфасті, а препринт їх роботи (A Test of the Neutron Star Hypothesis for Fomalhaut b) можна знайти через arXiv.org.
Фомальгаут b виявили у видимому й ближньому інфрачервоному діапазонах, але подальші дослідження на інших довжинах хвиль показали деякі неочікувані особливості. По-перше, об’єкт зйомки в синіх довжинах хвиль надто яскравий, що нетипово для моделей формування екзопланет. Для усунення цієї вади науковці допустили існування планетного акреційного диску з системи кілець. Це може бути причиною появи синього надлишку — сміття відбиває більше випромінювання зорі, ніж можна було б очікувати у випадку, коли відбиваючим агентом є лише планета, тобто одиночний об’єкт. Проте результати інших досліджень, де вивчали поведінку об’єктів на орбітах, що лежать за межами орбітальної площини зоряної системи, не узгоджуються з таким поясненням.
У новому дослідженні команда Поппенгаєґер обмірковувала ідею, що Фомальгаут b може бути нейтронною зорею на передньому або задньому тлі диску з уламків і сміття. Хоча науковцям не вдалося надійно обґрунтувати теорію нейтронної зорі, інші дослідники сприймають цю гіпотезу як доволі слушну й реалістичну.
Художня концепція магнетара — одного з типів нейтронної зорі. Фото з сайту https://astroengine.com.
Нейтронні зорі — залишки масивних зір, які використали всі запаси свого палива і пройшли стадію Наднової. Це справді екзотичні об’єкти, дуже щільні, малі. Вони можуть інтенсивно випромінювати у видимому і інфрачервоному діапазонах довжин хвиль, що зближує їх з планетними тілами. Холодні й старі нейтронні зорі можуть, навіть, генерувати видиме синє світло, що зближує їх з дивним спектром Фомальгаут b.
Нейтронні зорі також випромінюють в ультрафіолетовому і рентгенівському діапазонах спектра. Хоча відрізнити УФ-світло, що виходить від екзопланети, і УФ-світло, що йде від зорі, важко, але рентгенівське випромінювання має дати вичерпну відповідь.
Отже, скориставшись результатами спостережень космічної рентгенівської обсерваторії «Чандра» (Chandra X-ray Observatory), дослідники отримали повну картину Фомальгаут b в м’якому рентгенівському діапазоні й спромоглися поставити деякі досить сильні обмеження на природу об’єкта — екзопланета чи нейтронна зоря. Як з’ясувалося, «Чандра» не виявила (в межах своїх можливостей) рентгенівського випромінювання. Такий факт не свідчить, що Фомальгаут b не належить до нейтронних зір — він лише встановлює своєрідне обмеження на тип цієї зорі. Цікаво, що він також показує, на якій відстані може лежати цей об’єкт.
За припущення, що Фомальгаут b є нейтронною зорею з характерним радіусом 10 кілометрів, а також беручи до уваги факт відсутності рентгенівського випромінювання в межах діапазону довжин хвиль «Чандра», цей об’єкт матиме температуру поверхні менше, ніж 90000 К (це при тому, що вік системи становить 10 мільйонів років). Аби така гіпотеза була правильною, треба нейтронну зорю «помістити» позаду системи Фомальгаут, на відстані близько 44 світлових років (13,5 парсек) від Землі.
Подальші дослідження, зрозуміло, вкрай необхідні. Хоча дослідники відзначають, що Фомальгаут b, імовірно, справді екзопланета з великою кільцевою системою (тільки з якимись дивними і поки що незрозумілими характеристиками), варто розглянути й інший варіант. Можливо, це нейтронна зоря, яка не має до системи Фомальгаут ніякого відношення. Насправді, це може бути найближча до Землі нейтронна зоря, а це вже реальна прекрасна можливість для астрономічних досліджень цих дивних і екзотичних об’єктів.
За інф. з сайту https://astroengine.com підготував Георгій Ковальчук
