Найдена первая гигантская планета вокруг белого карлика

Планета вращается вокруг горячего белого карлика, остатка звезды, похожей на Солнце, 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 случайных открытий», - говорит исследователь Борис Гансике из Университета Уорика в Великобритании, который возглавлял исследование. 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 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 необычной звезды WDJ0914 + 1914, команда проанализировала ее с помощью инструмента X-shooter на Очень Большом Телескопе в чилийской пустыне Атакама. Эти последующие наблюдения подтвердили наличие водорода, кислорода и серы, связанных с белым карликом. Изучив тонкие детали в спектрах, снятых X- shooter, команда обнаружила, что эти элементы были в виде диска газа, закрученного вокруг белого карлика и не исходящие от самой звезды.

«Потребовалось несколько недель размышлений, чтобы понять, что единственный способ сделать такой диск – это испарение гигантской планеты», - говорит Матиас Шрайбер из Университета Вальпараисо в Чили.

Обнаруженное количество водорода, кислорода и серы аналогичны количествам в глубоких слоях атмосферы ледяных, гигантских планет, таких как Нептун и Уран. Если бы такая планета вращалась рядом с горячим белым карликом, ультрафиолетовое излучение звезды оторвало бы ее внешние слои, и часть очищенного газа закрутилась бы в диск, который сам бы прирос к белому карлику. Ученые считают, что видят первую испаряющуюся планету, которая вращается 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 маленький, с температурой 28 000 градусов по Цельсию (в 5 раз выше температуры Солнца). В отличие от него, планета ледяная и большая, примерно в 2 раза больше звезды. Так как она вращается вокруг горячего белого карлика на близком расстоянии, обходя его всего за 10 дней, высокоэнергетические фотоны от звезды постепенно уносят атмосферу планеты. Большая часть газа улетучивается, но часть затягивается в диск, вращающийся вокруг звезды с большой скоростью. Именно этот диск делает видимой скрытую, подобную Нептуну, планету.

«Впервые мы можем измерить количество кислорода и серы в диске, что дает представление о составе атмосферы экзопланеты», - говорит Одетт Толоза из Университета Уорика, которая разработала модель газового диска белого карлика.

«Это также открывает новое окно в окончательную судьбу планетных систем», добавляет Гансике.

Звезды, похожие на Солнце, сжигают водород в ядрах большую часть своей жизни. Как только у них кончается топливо, они превращаются в красных гигантов, становясь в сотни раз больше и поглощая близлежащие планеты. В случае с Солнечной системой, Меркурий, Венера и даже Земля будут поглощены красным гигантом, в которого превратится Солнцем примерно через 5 миллиардов лет. В конце концов, похожие на Солнце 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. Но 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.

По словам исследователей, экзопланета была найдена с помощью X- shooter на орбите белого карлика на расстоянии всего 10 миллионов километров, или в 15 раз больше солнечного радиуса. Необычное положение планеты подразумевает, что в какой-то момент после того, как звезда стала белым карликом, планета приблизилась к ней. Астрономы считают, что эта новая орбита может быть результатом гравитационных взаимодействий с другими планетами в системе, а это означает, что пережить насильственный переход принимающей звезды могло больше одной планеты.

«Это открытие планеты, вращающейся близко вокруг сгоревшего ядра звезды, убедительно демонстрирует, что Вселенная снова и снова бросает вызов выйти за пределы наших устоявшихся идей», заключает Гансике.

Это исследование было опубликовано в Nature.