Гигантская планета размером с Юпитер обнаружена на орбите белого карлика, известного как мертвая звезда

Впервые была обнаружена планета, вращающаяся вокруг белого карлика, также известного как мертвая звезда.

Эта экзопланета, планета за пределами нашей Солнечной системы, размером с Юпитер, известна как WD 1586 b.

Эта гигантская экзопланета облетает звездный остаток размером с Землю по очень близкой орбите каждые 34 часа. Для сравнения: Меркурий – ближайшая к Солнцу планета в нашей солнечной системе, и на ее оборот вокруг Солнца требуется 90 дней.

Эта умирающая звезда находится в 80 световых годах от Земли в созвездии Дракона.

На этой иллюстрации гигантская планета WD 1856b вращается вокруг своего тусклого белого карлика каждые полтора дня. (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА)
Исследование опубликовано в среду в журнале. Природа.

Белый карлик – это то, что остается после того, как похожая на Солнце звезда раздувается до красного гиганта во время эволюции звезды. Красные гиганты сжигают свое водородное топливо и расширяются, поглощая все планеты на своем пути. Например, когда наше Солнце станет красным гигантом через миллиарды лет, оно, вероятно, поглотит Меркурий и Венеру – и, возможно, Землю.

После того, как звезда теряет атмосферу, остается только коллапсировавшее ядро ​​- белый карлик. Он продолжает охлаждаться миллиарды лет.

Обнаружение нетронутой планеты на такой близкой орбите вокруг белого карлика вызывает вопросы о том, как он попал туда и как он пережил эволюцию звезды в белого карлика.

Исследователи полагают, что планета была намного дальше от своей звезды-хозяина и сместилась ближе после того, как звезда эволюционировала.

Их моделирование показало, что, когда звезда стала белым карликом, планета была сбита с ног.

Исследование предложило теорию о том, что большие планеты могут пережить бурную эволюцию звезды и впоследствии выйти на близкую орбиту вокруг нее.

«Мы думаем, что эта звезда умерла и стала белым карликом примерно шесть миллиардов лет назад – так давно, что Солнце, Земля и Солнечная система еще даже не сформировались», – сказал Ян Кроссфилд, соавтор исследования и доцент. физики и астрономии в Канзасском университете, по электронной почте.

“Хотя звезда – всего лишь угасающий тлеющий тлеющий уголь (яркость которого составляет всего одну десятитысячную яркости нашего Солнца), эта планета сейчас, вероятно, находится на стабильной орбите, поэтому она должна быть там, чтобы мы могли изучать ее и узнавать больше в течение многих лет, чтобы приходить.”

В поисках мертвой солнечной системы

Миссия НАСА по поиску планет Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) была запущена в 2018 году и с тех пор занимается поиском экзопланет вокруг ближайших звезд. Этот белый карлик – один из старейших, наблюдаемых TESS.

Исследователи заметили планету во время поиска данных, собранных TESS.

«TESS находит планету, глядя на звезду, и измеряет яркость звезды непрерывно в течение нескольких недель», – сказал Кроссфилд. «Если планета вращается вокруг звезды, и если планета проходит между вами и звездой, часть света этой звезды будет заблокирована. Тогда звезда снова станет ярче, когда планета пройдет мимо – мы называем это« транзитом ». планеты “.

По его словам, хотя данные TESS могут выявить присутствие чего-либо, не всегда ясно, что это за объект. Это могла быть тусклая звезда, которая прошла мимо, а не планета.

Чтобы подтвердить открытие планеты, Кроссфилд использовал космический телескоп НАСА Spitzer до того, как его миссия завершилась в январе. Спитцер был разработан, чтобы проводить инфракрасные наблюдения и видеть объекты, которые в противном случае были бы невидимы в видимом свете.

Инфракрасный свет помог ученым определить, был ли объект маленькой звездой или большой планетой. Звезды излучают инфракрасный свет, но планеты холоднее звезд, поэтому нет.

«Наши данные Spitzer показали, что инфракрасного света практически нет», – сказал Кроссфилд. «И глубины этих транзитов идентичны между данными TESS и нашими наборами данных Spitzer. Это действительно поставило последний гвоздь в гроб, что это почти наверняка планета, а не звезда».

Последующие наблюдения с помощью наземных телескопов, в том числе некоторых астрономов-любителей, также помогли подтвердить открытие.

Исследователи определили, что масса планеты не более чем в 14 раз превышает массу Юпитера.

После открытия планеты исследователи провели моделирование, чтобы определить, как планета подошла так близко к звезде. Если бы красный гигант поглотил ближайшие планеты на своем пути, это дестабилизировало бы дальнюю орбиту планеты размером с Юпитер, отправив ее на овальную орбиту, которая приблизила бы ее к белому карлику, но также отправила бы ее далеко.

Со временем этот энергичный танец замедлился, выведя планету на короткую, узкую орбиту за миллиарды лет.

Когда наше собственное Солнце станет красным гигантом, возможно ли, что Земля сможет пережить эту звездную эволюцию?

«Примерно через пять миллиардов лет наше Солнце станет белым карликом», – сказал Кроссфилд. «Есть много открытых вопросов о том, могут ли планеты пережить процесс надувания звезды, чтобы стать красным гигантом, поглотить некоторые из внутренних планет, а затем сжаться обратно и снова остаться в виде белого карлика.

«Могут ли планеты действительно выжить в этом – или это невозможно? И до сих пор не было никаких известных планет вокруг белых карликов».

Хотя маловероятно, что Земля выживет, «Марс, пояс астероидов и все планеты газовых гигантов, вероятно, выживут и останутся на измененных орбитах вокруг останков Солнца», – сказал Стивен Парсонс в статье, сопровождающей исследование Nature. Мистер Парсонс, научный сотрудник Эрнеста Резерфорда из группы астрономов в Университете Шеффилда, не принимал участия в этом исследовании.

Могут ли обитаемые планеты существовать вокруг умирающих звезд?

Учитывая размер этой планеты, вероятно, это газовый гигант, похожий на Юпитер в нашей Солнечной системе.

«Эта конкретная планета не является подходящим кандидатом для обитания», – сказал Эндрю Вандербург, ведущий автор исследования и доцент кафедры астрономии Университета Висконсина в Мэдисоне. «Он достаточно большой, чтобы иметь удушающую атмосферу, состоящую из водорода и гелия. Так что это не лучшее место для жизни, какой мы ее знаем».

Исследователи ожидают, что эта система сохранится в течение миллиардов лет, поскольку белый карлик продолжает остывать и «наслаждаться долгой мирной пенсией», – сказал г-н Вандербург.

Однако открытие планеты вокруг белого карлика поднимает вопросы об уникальной пригодной для жизни среде, которая может существовать вблизи света умирающей звезды. Белые карлики излучают свет и тепло по мере охлаждения, поэтому близкая планета может фактически находиться в обитаемой зоне звезды или в районе Златовласки, где температура на планете как раз подходит для поддержания жидкой воды – и даже потенциально жизни – – на поверхности.

«Это говорит о том, что у белых карликов могут быть планеты, чего мы не знали раньше», – сказал Кроссфилд. “Есть люди, которые сейчас ищут транзитные планеты вокруг белых карликов, которые могут быть потенциально пригодными для жизни. Теперь мы, по крайней мере, знаем, что некоторые виды планет могут выжить и быть найдены там, так что это дает большую поддержку и больший интерес к продолжению поиска даже меньшие планеты вокруг этих белых карликов “.

Это говорит о том, что мертвые солнечные системы действительно могут содержать гостеприимные регионы, сказал г-н Вандербург.

В последнее время было много исследовательская работа сосредоточился на идее поиска жизни на планетах, которые могут вращаться вокруг белых карликов. Теперь, когда астрономы нашли такую ​​планету, которая находится в так называемой «золотой зоне» вокруг звезды, это открывает новую область исследований экзопланет.

Исследователи надеются найти в будущем планеты меньшего размера вокруг белых карликов, а также узнать больше о найденной ими планете.

«Похоже, что системы белых карликов могут быть довольно хорошим местом для жизни, если ваша планета находится в правильной части системы», – сказал г-н Вандербург. «Так что, если WD 1856 сможет добраться до этой части системы, то, возможно, другие, меньшие планеты тоже смогут, в том числе скалистые планеты, которые, как мы ожидаем, будут лучшими местами для существования жизни».

Leave a Comment