RW Space

Из всех странных миров в нашей галактике Млечный Путь одни из самых загадочных — те, что висят вокруг звезд-белых карликов.

Это не обычные звезды, разбивающие атомы в своих ядрах, а сверхплотные останки звезд, подобных Солнцу, которые прошли свою серию смертей — раздуваясь в огромных красных гигантов, прежде чем сбросить свои внешние слои и коллапсировать в плотные звездные ядра.

Вот что произойдет с Солнца примерно через 5 миллиардов лет, поэтому очевидно, что любые экзопланеты на орбите белого карлика представляют большой интерес для ученых, надеющихся предсказать возможную судьбу Солнечной системы.

Теперь, используя JWST, астрономы только что получили первый взгляд человечества на атмосферу гигантской планеты WD 1856b, которая вращается вокруг белого карлика, и обнаружили, что она намного горячее, чем кто-либо ожидал. Их результаты были опубликованы в журнале Nature.

«В тот момент, когда мы увидели спектр WD 1856b, который показывает колоссальное уменьшение эффективного размера планеты в более длинных инфракрасных волнах, мы подумали: «Ух ты! Что здесь происходит?»», — рассказал астроном Райан Макдональд из Университета Сент-Эндрюс в Великобритании. ScienceAlert.

«Спектр транзита JWST WD 1856b не похож ни на одну другую планету, которую мы видели раньше».

Звезды-белые карлики являются одними из самых экстремальных объектов во Вселенной. Это то, что остается, когда звезда, масса которой в восемь раз превышает массу Солнца, слетает с катушки главной последовательности, мертвый кусок, который светится только за счет остаточного тепла в течение триллионов лет.

Мы примерно знаем, как происходит трансформация. По мере того, как звезда приближается к полному истощению своего ядерного топлива, она раздувается во много сотен раз по сравнению с первоначальным размером.

В конце концов, эта пухлая оболочка расширится и рассеется в ничто, а ядро больше не будет поддерживаться внешнее давление термоядерного синтеза разрушается под действием силы тяжести.

«Мы подумали: «Ух ты! Что, черт возьми, здесь происходит?» – Райан Макдональд, астроном.

Полученный белый карлик окажется чрезвычайно плотным, упаковав массу, в 1,4 раза превышающую массу Солнца, в объект примерно такого же размера, как Земля.

Астрономы считают, что для Солнечной системы этот процесс будет очень разрушительным: фаза красного гиганта потенциально расширит Солнце до орбиты Марс.

«Когда Солнце станет красным гигантом, Меркурий и Венера будут уничтожены. Судьба Земли погранична (ее выживание зависит от мелких деталей звездной модели). Но внешние планеты, такие как Юпитер и Сатурн, почти наверняка переживут смерть Солнца», — объяснил Макдональд в электронном письме.

«Когда Солнце умрет, а его ядро ​​останется в виде белого карлика, потерянная масса изменит орбиты выживших планет и заставит их двигаться наружу. Поскольку гравитационное притяжение белого карлика будет намного меньше, чем у Солнца, Солнечная система будет менее ограничена, и динамическим взаимодействиям будет легче перемещать планеты.»

Обнаружено множество экзопланет, висящих вокруг белых карликов, что, естественно, поднимает вопрос о том, как они пережили смертельные агонии звезды.

Но исследовать атмосферу экзопланеты белого карлика намного сложнее, чем для живой звезды.

Астрономы изучают атмосферы экзопланет, когда планеты проходят между нами и их звездами, когда звездный свет проходит через них. WD 1856b, расположенная на расстоянии 82 световых лет от нас, в семь раз больше белого карлика, вокруг которого она вращается.

«Обычно атмосфера транзитной планеты во время транзита полностью лежит на диске ее звезды, но для WD 1856b — только часть атмосферы охватывает белого карлика в любой момент времени», — сказал Макдональд. 

«Эта система имеет самую высокую известную глубину транзита среди всех экзопланет (56 процентов), а транзит длится всего 8 минут. Белый карлик также намного тусклее звезд главной последовательности, которые мы обычно наблюдаем. Так что это действительно совершенно другая система по сравнению с теми, которые мы обычно изучаем с помощью JWST.

«Нам пришлось разработать новые модели и полностью переосмыслить, как анализировать спектры JWST для этой причудливой планетной системы вокруг мертвой звезды».

Исследовательскую группу ошеломило не содержание атмосферы экзопланеты, а ее температура.

Они ожидали, что ее температура составит около -113 градусов по Цельсию (-171 градус). по Фаренгейту), аналогичный Юпитеру, который имеет такой же размер и орбиту, как WD 1856b.

Вместо этого его температура колебалась около 126 градусов по Цельсию (259 градусов по Фаренгейту).

«Мы задавались вопросом, как планета, вращающаяся вокруг старого тусклого белого карлика, которая остывает с тех пор, как звезда, из которой она образовалась, умерла 5,4 миллиарда лет назад, может быть такой теплой?» Макдональд сказал.

Гигантские планеты остывают с предсказуемой скоростью в течение миллиардов лет. Это означает, что их нынешняя температура сохраняет ключ к разгадке событий, которые нагревали их в прошлом.

Исследователи также были удивлены, обнаружив, что, хотя WD 1856b лишь немного меньше Юпитера, он в семь раз массивнее.

В совокупности удивительная температура и масса планеты позволили исследователям реконструировать ее историю.

Они обнаружили, что необычный мир, должно быть, достиг своей максимальной температуры через миллиарды лет после того, как звезда стала белым карликом. Такое время предполагает, что белый карлик не несет ответственности; что-то еще должно было повторно нагреть ее после звездной трансформации.

Одним из возможных виновников является ближайшая двойная звезда, чье приливное воздействие могло как нагреть экзопланету, так и заставить ее мигрировать внутрь с более удаленной орбиты на ее нынешнее положение.

«Наши результаты показывают, что гигантские планеты, такие как Юпитер, могут иметь «вторую жизнь» после смерти своей звезды, когда планета движется они приближаются, нагреваются и испытывают изменения в химическом составе атмосферы», — сказал Макдональд.

«Звездная смерть — это не конец, это новая глава в жизни таких планет, как Юпитер».

По теме: Ученые выяснили, когда и как умрет наше Солнце, и это будет эпично

Мы до сих пор не знаем, что это будет означать для Земли. Некоторые модели видят наш мир поглощенным Солнцем, другие — нет. Если он переживет поглощение, мы не знаем, что перераспределение солнечной массы сделает с орбитой Земли.

Человечество вряд ли продержится достаточно долго, чтобы увидеть это, но к тому времени, возможно, появится новая жизнь. Изучение таких миров, как WD 1856b, может показать нам, каковы шансы на это.

«Сегодняшние результаты показывают, что мы можем измерить, из чего состоят атмосферы планет, вращающихся вокруг белых карликов, что открывает захватывающую новую область планетных атмосфер после главной последовательности», — сказал Макдональд.

«В конечном счете, мечта состоит в том, чтобы найти каменистую планету, вращающуюся вокруг белого карлика, возможно, даже в ее обитаемой зоне. Потому что что может быть более поэтичным, чем поиск жизни вокруг мертвой звезды?»

Исследование было опубликовано в журнале Nature.

Эта статья была проверена Карли Касселлой и отредактирована Клэр Уотсон. Хотя мы гордимся своим процессом, мы всего лишь люди. Если вы заметили ошибку, сообщите нам об этом.