Космический телескоп НАСА "Хаббл" сумел точно определить массу самой древней планеты в нашей галактике Млечный Путь. Эта древняя планета обладает уникальной историей, поскольку расположена в суровом и непростом регионе. Но что же это за область, и как ученым удалось измерить параметры столь древнего объекта? Планета, известная под названием Пиасар-B-16-2026-B, является пульсарной планетой, обращающейся вокруг звезды Пиасар-B-16-2026 в шаровом скоплении Мессия-4. Она удалена от нас на 12 400 световых лет и находится в созвездии Скорпиона. Более того, данная планета считается самой старой среди всех известных экзопланет, возраст которой оценивается в 12,7 миллиарда лет. Этот возраст, приближающийся к 13 миллиардам лет, указывает на то, что планета более чем в два раза старше Земли, чей возраст составляет 4,5 миллиарда лет. Примерно через миллиард лет после рождения Вселенной эта планета образовалась из молодой звезды, подобной нашему Солнцу, в результате событий, последовавших за Большим взрывом.
Интересной особенностью данной планеты является то, что она обращается вокруг пары необычных выгоревших звезд в густо населённом центре скопления, насчитывающем более 100 тысяч звезд. Но как именно было установлено, что этот объект является планетой? Задолго до появления Солнца и Земли планета, схожая по размерам с Юпитером, образовала звезду, аналогичную нашему Солнцу. Сегодня, спустя 13 миллиардов лет, космический телескоп "Хаббл" смог точно измерить массу этой отдаленной и древнейшей из известных планет. Данные "Хаббла" показывают, что масса объекта в 2,5 раза больше массы Юпитера, что подтверждает его принадлежность к классу планет. Сам факт существования этой планеты доказывает, что первые планеты формировались уже в течение миллиарда лет после Большого взрыва, что привело астрономов к выводу о возможности существования множества планет в нашей галактике на ранних этапах ее развития. Древняя планета привлекла внимание ученых благодаря своему местоположению в сложной среде. Она вращается вокруг пары выгоревших звезд в переполненном ядре шарового скопления. Но в чем же заключается история ее открытия? Она берет начало в 1988 году, когда команда астрономов под руководством Дональда Бакера обнаружила пульсар ВМ4, получивший название Пиасар B-1620-26. Этот пульсар, представляющий собой нейтронную звезду, вращается почти 100 раз в секунду и регулярно испускает радиоимпульсы, подобные лучу маяка. Белый карлик был обнаружен относительно быстро благодаря его влиянию на пульсар, который вел себя, как точные часы, вращаясь вместе с карликом дважды в год вокруг общего центра массы. Некоторое время спустя астрономы зафиксировали дополнительные отклонения в движении пульсара, что указывало на присутствие третьего объекта, вращающегося вокруг системы. Этот новый объект предположительно был планетой, хотя также рассматривалась возможность, что это коричневый карлик или твердая звезда. Долгие споры о природе объекта продолжались до 1990-х годов, когда астрономам удалось окончательно определить его массу благодаря проделанной тонкой работе с данными.
На основе наблюдений, полученных телескопом "Хаббл" с 1990-х годов, ученые детально изучили белый карлик в системе М4. Отфильтровав данные, исследователи смогли проследить за движением белого карлика, определить его цвет и температуру. Используя эволюционные модели, разработанные Брэдом Хансоном из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, астрономы оценили массу белого карлика. Когда планета прошла через двойную систему с древней нейтронной звездой и белым карликом, гравитационные силы этих звезд образовали сложную сеть запутанных орбит. Вскоре белый карлик был вытеснен из своего первоначального положения и выброшен в космическое пространство более массивной планетой. В это же время сама планета была отправлена на вытянутую орбиту, проходящую вокруг её исходной звезды и нейтронной звезды. Таким образом, новая система, состоящая из планеты, её центральной звезды и нейтронной звезды, испытала так называемый гравитационный отскок, вызванный выбросом белого карлика. Этот гравитационный отскок переместил новообразованную двойную звездную систему из центра шарового скопления в менее плотную область скопления, что уменьшило вероятность дальнейших столкновений с другими звездами в этой области.
Этап эволюции до красного гиганта. В новом положении в шаровом скоплении планета медленно вращалась по вытянутой орбите вокруг нейтронной звезды и её звезды-предшественницы на расстоянии около 2 миллиардов миль, что схоже с орбитой Урана вокруг нашего Солнца. Планета стала свидетелем гибели своей звезды-предшественницы в течение следующего миллиарда лет, когда та превратилась в красного гиганта, передав часть своей материи нейтронной звезде. В результате поглощения этой массы нейтронная звезда начала вращаться всё быстрее, пока не превратилась в пульсар, совершающий почти 100 оборотов в секунду вокруг своей оси. Для сравнения, это в 10 раз быстрее, чем частота взмахов крыльев колибри. После того как лишний газ покинул звезду, она сократилась до маленького яркого белого карлика с гелиевым ядром. Всё это время планета оставалась на своей вытянутой орбите. Это произошло за миллиард лет до того, как учёные обнаружили эту планету. Но как исследователи смогли выяснить, что эта планета вообще существует? Опираясь на данные телескопа "Хаббл", учёные определили возраст и массу белого карлика по его цвету и температуре, а затем сравнили эти данные с изменениями в излучении нейтронной звезды. Более того, радиосигналы пульсара указывали на наличие влияния, не связанного только с его звездой-компаньоном. Используя эти данные, астрономы смогли вычислить наклон орбиты белого карлика, что позволило им определить массу третьего объекта, которая оказалась слишком малой для коричневого карлика или звезды. Дополнительно, орбита планеты и её местоположение в шаровом скоплении предоставили ключи к разгадке её прошлого.
Чтобы сценарий был логически непротиворечивым, белый карлик должен был утратить свою газовую оболочку после того, как планета установилась на орбите вокруг нейтронной звезды. Более того, наличие планеты на широкой и почти круговой орбите свидетельствует о том, что передача массы от предшествующей звезды, которая превратилась в современный белый карлик, к нейтронной звезде, ускорившей её до пульсара, произошла уже после того, как планета заняла свою орбиту вокруг системы. К тому же, звёзды, находящиеся близко друг к другу, относительно редки в Млечном Пути. Однако в компактных областях ядра шаровых скоплений подобные сценарии встречаются значительно чаще. Предполагается, что за последние 10 миллиардов лет нейтронная звезда сблизилась с этой системой и захватила белый карлик. В процессе этого захвата нейтронная звезда, вероятно, утратила своего прежнего спутника. Около полумиллиарда лет назад звезда, захваченная нейтронной звездой, расширилась до размеров красного гиганта. Предполагается, что в момент, когда красный гигант достиг определённой стадии своей эволюции, его звезда-компаньон пересекла предел Роша, что привело к обмену материалом между ними. Этот процесс закончился, когда поверхностные слои звезды исчерпали свои ресурсы и отдали массу. После этого ядро звезды сжалось до белого карлика, и с тех пор оба объекта вращаются друг вокруг друга. Вытянутая орбита делает планету более уязвимой для гравитационного воздействия звёзд, находящихся вблизи. Продолжительное нахождение планеты на своей орбите указывает на то, что с момента её формирования система была относительно разреженной. Учитывая, что такая система могла бы достигнуть плотного состояния за миллиард лет, и принимая во внимание, что она всё ещё существует, учёные смогли определить возраст планеты по временной шкале, ведущей до нашего времени. Научное обозначение PSR-B1620-26 не используется для этой планеты ни в одной научной работе. Тем не менее, в базе данных Симбад планета указана под обозначением PSR-B16-20-26-B. Хотя это официальное наименование не является общепринятым, название "Мафусаил" часто используется для обозначения этой планеты. Оно было выбрано в честь библейского персонажа Мафусаила, который, согласно Писанию, был самым долгоживущим человеком, когда-либо упомянутым в Библии. Таким образом, это название выбрано для создания аналогии с древностью этой планеты по сравнению с планетами Солнечной системы. Интересно отметить, что "Мафусаил" — единственная планета, получившая библейское имя.
И самое интригующее в этом открытии — мы даже не знаем, есть ли другие планеты столь же древние, как "Мафусаил". Ученые предполагают, что вероятность обнаружения других старейших планет довольно высока, и "Мафусаил" вряд ли останется единственной древней планетой, найденной астрономами. Возможно, однажды ученые наткнутся на объекты, которые окажутся еще старше "Мафусаила". В сравнении с возрастом этой планеты Земля выглядит как совсем молодой мир. А каково ваше мнение? Считаете ли вы, что открытие планеты "Мафусаил" еще раз подчеркивает невероятную силу и таинственность нашей Вселенной? Как думаете, возможно ли, что в будущем будут обнаружены планеты, которые окажутся даже старше "Мафусаила"? Что думаете?
