Международная группа астрономов, использующая транзитный спутник наблюдения экзопланет НАСА (TESS) и отставной космический телескоп Spitzer, сообщила о том, что обнаружена первая неповрежденная планета вблизи Белого Карлика, плотного остатка солнцеподобной звезды, всего на 40% больше Земли.
Объект размером с Юпитер, называемый WD 1856 b, примерно в семь раз больше белого карлика, названного WD 1856+534. Он вращается вокруг этой звездной "золы" каждые 34 часа, более чем в 60 раз быстрее, чем Меркурий вращается вокруг нашего Солнца.
"WD 1856 b каким-то образом подобрался очень близко к своему белому карлику и сумел остаться целым”, - сказал Эндрю Вандербург, доцент астрономии в Университете Висконсин-Мэдисон. - Процесс создания белых карликов разрушает близлежащие планеты и все, что позже оказывается слишком близко, обычно разрывается на части огромной гравитацией звезды. У нас все еще есть много вопросов о том, как WD 1856 b прибыл в свое нынешнее местоположение, не встретив ни одной из этих судеб.”
Статья о системе, написанная Вандербургом и включающая нескольких соавторов НАСА, появилась в выпуске Nature от 17 сентября и теперь доступна в интернете .
Тесс наблюдает за большими участками неба, каждый сектор изучается почти месяц. Этот долгий взгляд позволяет спутнику находить экзопланеты или миры за пределами нашей Солнечной системы, фиксируя изменения в яркости звезд, вызванные пересечением планеты перед своей звездой или прохождением через нее.
Спутник обнаружил WD 1856 b на расстоянии около 80 световых лет в северном созвездии Дракона. Он вращается вокруг холодного, спокойного белого карлика, который имеет примерно 11 000 миль (18 000 километров) в поперечнике, может иметь возраст до 10 миллиардов лет и является отдаленным членом тройной звездной системы.
Когда у солнцеподобной звезды заканчивается топливо, она раздувается в сотни и тысячи раз больше своего первоначального размера, образуя более холодную красную гигантскую звезду. В конце концов, он выбрасывает свои внешние слои газа, теряя до 80% своей массы. Оставшееся горячее ядро превращается в белый карлик. Любые близлежащие объекты обычно поглощаются и сжигаются во время этого процесса, который в этой системе включал бы WD 1856 b на его текущей орбите. Вандербург и его коллеги подсчитали, что планета возникла по меньшей мере в 50 раз дальше от своего нынешнего местоположения.
“Мы уже давно знаем, что после рождения белых карликов отдаленные мелкие объекты, такие как астероиды и кометы, могут двигаться в направлении этих звезд. Они обычно разрываются сильным притяжением белого карлика и превращаются в диск мусора”,-сказал соавтор Сии Сюй, помощник астронома в международной обсерватории Близнецов в Хило, Гавайи, которая является программой Национального научного фонда NOIRLab. “Вот почему я так обрадовалась, когда Эндрю рассказал мне об этой системе. Мы видели намеки что планеты тоже могут двигаться внутрь, но это первый раз, когда мы видим планету, которая продела все это путешествие и осталась неповрежденной.”
Команда предлагает несколько сценариев, которые могли бы подтолкнуть WD 1856 b на эллиптическую траекторию вокруг белого карлика. Эта траектория со временем стала бы более круговой, поскольку гравитация звезды создаёт огромные приливы, которые рассеивали его орбитальную энергию.
“Наиболее вероятный случай связан с несколькими другими телами размером с Юпитер, близкими к первоначальной орбите WD 1856 b",-сказала соавтор Джульетта Беккер, 51-летний сотрудник Pegasi b в области планетологии в Калтехе (Калифорнийский технологический институт) в Пасадене. - Гравитационное воздействие таких больших объектов может легко вызвать нестабильность, необходимую для того, чтобы направить планету внутрь. Но на данный момент у нас все еще больше теорий, чем точек данных.”
Другие возможные сценарии включают постепенное гравитационное притяжение двух других звезд в системе, красных карликов G229-20 A и B, в течение миллиардов лет и пролет от странствующей звезды, возмущающей систему. Команда Вандербурга считает, что эти и другие объяснения менее вероятны, потому что они требуют точно настроенных условий для достижения тех же эффектов, что и потенциальные гигантские планеты-компаньоны.
Объекты размером с Юпитер могут занимать огромный диапазон масс, от планет лишь в несколько раз более массивных, чем Земля, до маломассивных звезд, масса которых в тысячи раз превышает массу Земли. Другие-коричневые карлики, которые оседлали линию между планетой и звездой. Обычно ученые обращаются к радиальной скорости наблюдения для измерения массы объекта, которые могут намекнуть на его состав и природу. Этот метод работает, изучая, как орбитальный объект притягивает свою звезду и изменяет цвет ее Света. Но в этом случае белый карлик настолько стар, что его свет стал слишком слабым и слишком невыразительным, чтобы ученые могли обнаружить заметные изменения.
Вместо этого команда наблюдала за системой в инфракрасном диапазоне с помощью Spitzer, всего за несколько месяцев до того, как телескоп был выведен из эксплуатации Если бы WD 1856 b был коричневым карликом или маломассивной звездой, он испускал бы свое собственное инфракрасное свечение. Это означает, что Спитцер зафиксировал бы более яркий транзит, чем если бы объект был планетой, которая скорее блокировала бы, чем излучала свет. Когда исследователи сравнили данные Спитцера с наблюдениями за транзитом видимого света, сделанными с помощью Gran Telescopio Canarias на испанских Канарских островах, они не увидели заметной разницы. Это, в сочетании с возрастом звезды и другой информацией о системе, привело их к выводу, что WD 1856 b, скорее всего, планета не более чем в 14 раз больше Юпитера. Будущие исследования и наблюдения могут подтвердить этот вывод.
Обнаружение возможного мира, находящегося на близкой орбите вокруг белого карлика, побудило соавторов Лизу Кальтенеггер, Вандербурга и других рассмотреть последствия для изучения атмосфер небольших скалистых миров в аналогичных ситуациях. Например, предположим, что планета размером с Землю находится в диапазоне орбитальных расстояний вокруг WD 1856, где вода может существовать на ее поверхности. Используя имитационные наблюдения, исследователи показывают, что космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба может обнаружить воду и углекислый газ на гипотетическом мире.
Результаты этих расчетов, проведенных Кальтенеггером и Райаном Макдональдом в Корнельском университете в Итаке, штат Нью-Йорк, были опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters и доступны в интернете.
"Еще более впечатляюще то, что Уэбб сможет обнаружить газовые комбинации, потенциально указывающие на биологическую активность в таком мире всего за 25 транзитов", - сказал Кальтенеггер, директор Корнельского Института Карла Сагана. - WD 1856 B предполагает, что планеты могут пережить хаотическую историю белых карликов. В правильных условиях эти миры могли бы поддерживать благоприятные условия для жизни дольше, чем это было предсказано для Земли. Теперь мы можем исследовать много новых интригующих возможностей для миров, вращающихся вокруг этих мертвых звездных ядер.”
В настоящее время нет никаких доказательств того, что в системе есть другие миры, но вполне возможно, что существуют и другие планеты, которые еще не были обнаружены. У них могут быть орбиты, которые превышают время, которое Тесс наблюдает за сектором, или наклонены таким образом, что транзиты не происходят. Белый карлик также настолько мал, что вероятность поймать транзиты с планет, находящихся дальше в системе, очень мала.
Подписывайтесь.
