Науковці, які використовують Дуже великий телескоп Європейської південної обсерваторії, вперше знайшли докази існування великої планети, пов’язаної із зорею білим карликом. Планета обертається навколо гарячого білого карлика, залишку зорі, схожої на Сонце, на близькій відстані. Внаслідок цього вона втрачає атмосферу з якої довкола зорі утворився газовий диск. Ця унікальна система є своєрідним натяком на те, який вигляд може мати Сонячна система у віддаленому майбутньому.
«Це було одне з відкриттів завдяки щасливому випадку», — сказав дослідник Борис Гьонсіке (Boris Gänsicke) з Уорвікського університету (Великобританія), що очолював дослідження, результати якого сьогодні оприлюднив журнал Nature. Група науковців оглянула близько 7000 білих карликів з Слоанівського цифрового огляду неба (Sloan Digital Sky Survey), і виявила, що один із них не схожий на всі інші. Аналіз слабких змін світла від зорі дав змогу виявити сліди хімічних елементів у кількості, яку науковці ніколи раніше не спостерігали в білого карлика. «Ми зрозуміли — в цій системі відбуватися щось незвичне, й припустили, що це може бути пов’язано з певним планетним залишком».
Щоб краще вивчити властивості цієї незвичайної зорі, позначеної WDJ0914+1914, науковці спостерігали її за допомогою приймача X-Shooter на Дуже великому телескопі в чилійській пустелі Атакама. Ці спостереження підтвердили наявність водню, кисню та сірки, приналежних білому карлику. Вивчаючи дрібні деталі в спектрах, отримані з допомогою приймача Європейської південної обсерваторії X-Shooter, наукова група виявила: ці елементи містяться в газовому диску, речовина якого падає на білий карлик, тобто не належать зорі.
«Минуло кілька тижнів, поки ми зрозуміли, що єдиний спосіб утворити такий диск — випаровування великої планети», — сказав Маттіас Шрайбер (Matthias Schreiber) з Університету Вальпараїсо в Чилі, який моделював на комп’ютері еволюцію цієї системи в минулому й майбутньому.
Виявлені кількості водню, кисню та сірки схожі на ті, що є в глибоких атмосферних шарах холодних планет-гігантів, таких як Нептун та Уран. Якби така планета була на орбіті близько до гарячого білого карлика, то сильне ультрафіолетове випромінювання зорі позбавило б її верхніх шарів атмосфери й частина цього викинутого газу утворила б диск, речовина якого падала на білий карлик. Науковці вважають, що саме це вони спостерігають навколо WDJ0914+1914: першу планету, що випаровується на орбіті білого карлика.
Поєднавши дані спостережень з теоретичними моделями, група астрономів з Великобританії, Чилі та Німеччини змогла отримати чіткіше уявлення про цю унікальну систему. Білий карлик невеликий розмірами, а температура його поверхні становить 28 000 градусів Цельсія — це уп’ятеро більше, ніж на поверхні Сонця. Натомість планета льодяна й велика — принаймні вдвічі більша, ніж її зоря. Оскільки вона обертається навколо гарячого білого карлика на близькій відстані з періодом всього 10 діб, високоенергетичні фотони зорі поступово видувають атмосферу планети. Більша частина газу витікає в космічний простір, але частина осідає в диск. Там він закручується й падає на зорю. Внаслідок цього 3000 тонн газу в секунду потрапляє до білого карлика. Саме цей диск робить видимою планету, схожу на Нептун. Інакше вона була б невидимою.
«Уперше ми можемо виміряти кількість таких газів, як кисень і сірка в диску, що дає підказки до складу атмосфери екзопланети», — сказала Одетта Толоза (Odette Toloza) з Уорвікського університету, яка розробила модель для диска газу довкола білого карлика.
«Це відкриття також проливає нове світло на те, яким є кінцевий етап планетних систем», — додав Гьонсіке.
Такі зорі, як Сонце, протягом більшої частини життя спалюють у своїх ядрах водень. Як тільки у них закінчується це паливо, вони перетворюються на червоних гігантів — стають в сотні разів більшими і поглинають сусідні планети. Якщо говорити про Сонячну систему, то це чекає Меркурій, Венеру і навіть Землю. Їх приблизно через 5 мільярдів років поглине Сонце, яке на той час буде червоним гігантом. Врешті-решт, сонцеподібні зорі втрачають свої зовнішні шари, залишаючи після себе лише вигорілу серцевину, тобто білого карлика.
Біля таких зоряних залишків все ще можуть бути планети. Ймовірно, багато з цих зоряних систем існують у нашій галактиці. Однак до цього часу вчені ніколи не знаходили доказів планети-гіганта навколо білого карлика, тобто планети, яка не зникла на етапі червоного гіганта. Екзопланета на орбіті навколо WDJ0914+1914, зорі, що лежить від Землі на відстані приблизно 1500 світлових років у напрямку сузір’я Рака, може бути першою з багатьох біля таких зір.
Дослідники вважають, що екзопланета, яку знайшли за допомогою приймача X-shooter Європейської південної обсерваторії, обертається навколо білого карлика на відстані лише 10 мільйонів кілометрів (це у 15 разів перевищує радіус Сонця). На стадії червоного гіганта ця орбіта містилась би глибоко всередині зорі. Незвичне положення планети означає, що в якийсь момент після того, як материнська зоря стала білим карликом, планета наблизилася до неї. Астрономи вважають, що нову орбіту могла спричинити гравітаційних взаємодій з іншими планетами в системі. А це означає, що етап червоного карлика пережила не одна планета.
«Донедавна мало хто з астрономів замислювався над долею планет, що обертаються навколо зір на кінцевому етапі їхнього існування. Відкриття планети, яка обертається навколо вигорілого зоряного ядра, переконливо демонструє, що Всесвіт знову й знову спонукає наш розум вийти за рамки усталених ідей», — підсумовує Гьонсіке.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
