При помощи Очень Большого Телескопа Европейской южной обсерватории ESO астрономы впервые доказали наличие гигантской планеты у белого карлика. Планета обращается вокруг горячего белого карлика на близком расстоянии, отчего она теряет атмосферу, которая образует вокруг звезды газовый диск. Эта уникальная система, возможно, дает представление о том, как в далеком будущем может выглядеть и наша Солнечная система. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature, кратко о них сообщает пресс-релиз ESO.
«Это один из тех счастливых случаев, когда открытие делается в результате везения», — говорит руководитель исследования Борис Гёнзике (Boris Gänsicke) из Уорвикского университета. Его группа обследовала около 7000 белых карликов из Слоуновского цифрового обозрения неба (Sloan Digital Sky Survey). Один из них оказался не похожим на другие. Проанализировав очень слабые изменения светового потока от звезды, астрономы нашли в ее спектре следы химических элементов в таких количествах, в каких они никогда ранее у белых карликов не наблюдались.
Чтобы лучше изучить свойства необычной звезды, обозначающейся WDJ0914+1914, группа наблюдала ее с приемником X-shooter на Очень Большом Телескопе ESO в чилийской пустыне Атакама. Эти наблюдения подтвердили присутствие в спектре белого карлика водорода, кислорода и серы. Исследовав тонкие детали спектра, полученного с приемником ESO «X-shooter», группа обнаружила, что эти элементы находятся в газовом диске, аккрецирующем на белый карлик, а не составляют часть самой звезды. «Нам понадобилось несколько недель очень напряженной работы, чтобы понять, что единственный способ, которым может образоваться такой диск, — это испарение гигантской планеты», — говорит Маттиас Шрайбер (Matthias Schreiber) из университета Вальпараисо.
Зарегистрированные количества водорода, кислорода и серы очень напоминают те, которые обнаруживаются в глубоких слоях атмосферы гигантских ледяных планет, таких как Нептун и Уран. Если бы такая планета обращалась на близком расстоянии от горячего белого карлика, его мощное ультрафиолетовое излучение должно было бы сорвать ее внешнюю атмосферу, и тогда часть этого сорванного газа образовала бы вращающийся диск, аккрецирующий на поверхность белого карлика. Как думают исследователи, именно это они и наблюдают в случае WDJ0914+1914: первую испаряющуюся планету на орбите вокруг белого карлика.
Соединяя данные наблюдений с теоретическими моделями, группа астрономов из Великобритании, Чили и Германии смогла создать более ясную картину процессов, происходящих в этой уникальной системе. Белый карлик имеет малые размеры и очень высокую температуру поверхности: 28 000 градусов Цельсия, что впятеро горячее Солнца. Планета же, напротив, ледяная и большая — как минимум вдвое больше своей звезды. Так как она обращается вокруг горячего белого карлика на близком расстоянии, с периодом обращения всего 10 дней, высокоэнергетическое излучение звезды постепенно сдувает с планеты ее атмосферу. Большая часть газа улетает в пространство, но некоторая часть его стягивается в диск, закручивающийся и вихрем втягивающийся в звезду: каждую секунду на поверхность звезды выпадает 3000 тонн газа. Именно этот диск делает видимой нептуноподобную планету, которая иначе осталась бы скрытой от глаз наблюдателей.
«Это открытие, кроме всего прочего, открывает новую возможность взглянуть на то, как заканчивается судьба планетных систем», — добавляет Гёнзике. Такие звезды, как наше Солнце, в течение большей части своей жизни сжигают в своих недрах водород, из которого они состоят. Когда это горючее заканчивается, звезды раздуваются и превращаются в красные гиганты — их размеры при этом увеличиваются в сотни раз и относительно близкие к ним планеты поглощаются их оболочками. В случае Солнечной системы такая судьба постигнет Меркурий, Венеру и даже Землю — все они примерно через 5 миллиардов лет будут поглощены превратившимся в красного гиганта Солнцем. В конечном итоге солнцеподобные звезды сбрасывают в пространство внешние слои своих атмосфер, и на их месте остаются только их выгоревшие ядра — это и есть белые карлики. У такого остатка звезды всё еще могут существовать планеты. По-видимому, в нашей Галактике существует много таких звездных систем. Но до сих пор ученым еще никогда не удавалось получить свидетельство существования гигантской планеты, пережившей стадию красного гиганта и обращающейся вокруг белого карлика. Экзопланета, обнаруженная у WDJ0914+1914 — звезды, расположенной на расстоянии около 1500 световых лет от нас в созвездии Рака, может быть первой из многих планет такого типа.
Согласно данным исследования, найденная при помощи приемника ESO «X-shooter» экзопланета обращается вокруг белого карлика на расстоянии всего в 10 миллионов километров, то есть 15 солнечных радиусов. При таком радиусе орбиты на стадии красного гиганта она оказалась бы глубоко внутри него. Необычное положение планеты означает, что в некоторый момент после того, как ее материнская звезда превратилась в белый карлик, планета приблизилась к звезде. Астрономы считают, что новая орбита могла быть результатом гравитационных взаимодействий с другими планетами системы, а это значит, что стадию красного гиганта могли пережить и другие планеты этой звезды.
«До недавнего времени очень мало кто из астрономов задумывался о судьбе планет, обращающихся вокруг гибнущих звезд. Открытие планеты, обращающейся на близком расстоянии от выгоревшего звездного ядра, убедительно демонстрирует, как Вселенная снова и снова бросает нам вызов и заставляет выходить за рамки устоявшихся взглядов и идей», — заключает Гёнзике.
