Астрономия вступила в новую эру открытий. Благодаря космическому телескопу James Webb (JWST) ученые не только подтвердили существование экзопланеты-рекордсмена, но и бросили вызов нашим представлениям о выживании планет после гибели звезд. Речь идет о WD 1856+534 b — ледяном гиганте, вращающемся вокруг белого карлика, который стал самой холодной из известных науке экзопланет. Это открытие не только расширяет границы поиска жизни, но и заставляет пересмотреть сценарии эволюции планетных систем.
Мертвая звезда и её неожиданный спутник: Что такое белые карлики и почему они важны?
Белые карлики — это финальный этап жизни звезд, похожих на Солнце. После исчерпания термоядерного топлива такие светила сбрасывают внешние слои, оставляя после себя раскаленное ядро размером с Землю, но массой, сопоставимой с солнечной. Температура поверхности белых карликов может достигать 40 000 °C, но из-за крошечной площади они постепенно остывают, превращаясь в «звездные призраки».
Долгое время считалось, что планеты не могут пережить катастрофические события, сопровождающие рождение белого карлика. Когда звезда расширяется до красного гиганта, она поглощает ближайшие планеты, а мощные гравитационные возмущения разрушают стабильность внешних орбит. Однако WD 1856+534 b, обнаруженная в 2020 году на расстоянии 81 светового года от Земли, доказала обратное. Этот газовый гигант не только уцелел, но и мигрировал на близкую орбиту вокруг мертвой звезды, бросив вызов законам физики.
От гипотезы к доказательствам: Как JWST перевернул игру
Первоначальные наблюдения за системой WD 1856+534 проводились с помощью телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), который зафиксировал периодические затемнения белого карлика. Однако лишь JWST, запущенный в 2021 году, смог предоставить исчерпывающие данные.
Используя спектрограф MIRI (Mid-Infrared Instrument), команда под руководством доктора Мэри Энн Лимбах из Мичиганского университета впервые напрямую измерила инфракрасное излучение планеты. Это стало возможным благодаря уникальной чувствительности телескопа — JWST способен улавливать тепловые сигналы, в 10 миллионов раз более слабые, чем излучение звезды.
Ключевые результаты исследования:
- Температура атмосферы: −87 °C (186 К) — холоднее, чем на полюсах Марса.
- Масса: Не более 6 масс Юпитера, что опровергает ранние предположения о 13,8 массах.
- Орбита: Планета обращается вокруг белого карлика всего за 1,4 земных дня, находясь в 20 раз ближе, чем Меркурий к Солнцу.
«Это словно найти алмаз в космической мусорной куче, — комментирует доктор Лимбах. — Мы наблюдаем планету, которая пережила апокалипсис, а теперь медленно остывает в лучах угасающей звезды».
Загадка миграции: Как гигант оказался так близко к мертвой звезде?
Один из главных вопросов, стоящих перед учеными, — механизм выживания WD 1856+534 b. Согласно моделированию, первоначальная орбита планеты находилась в 50 раз дальше нынешней. Когда звезда начала превращаться в красного гиганта, её гравитационное влияние ослабло, что вызвало хаос в системе.
Возможные сценарии:
- Гравитационный танец: Взаимодействие с другими планетами или звездой-компаньоном могло«подтолкнуть» гиганта к центру системы.
- Приливные силы: Энергия орбиты постепенно рассеивалась из-за деформации планеты под воздействием гравитации белого карлика.
- Реликт протопланетного диска: Некоторые теоретики предполагают, что WD 1856+534 b могла сформироваться уже после смерти звезды из остатков её материала.
«Это открытие заставляет нас переписать учебники по планетарной динамике», — отмечает астрофизик Эрик Агол из Вашингтонского университета, не участвовавший в исследовании.
Холоднее некуда: Почему атмосфера экзопланеты уникальна?
При температуре −87 °C WD 1856+534 b побила рекорд предыдущего «холодильника» — экзопланеты OGLE-2016-BLG-1195Lb (−220 °C), но в отличие от неё, новый гигант находится не в глубоком космосе, а вблизи звезды. Парадокс объясняется крайне низкой светимостью белого карлика — он излучает в 10 000 раз меньше энергии, чем Солнце.
Данные MIRI также указали на необычный состав атмосферы:
- Отсутствие метана, характерного для холодныгазовых гигантов.
- Признаки аммиака и сероводорода, которые обычно разрушаются ультрафиолетом.
- Возможное наличие облаков из замерзшего азота.
«Эти аномалии могут быть следствием взаимодействия с жестким излучением белого карлика в прошлом», — предполагает соавтор исследования, доктор Лиам Макдауэлл из Оксфорда.
Обитаемая зона мертвых звезд: Где искать жизнь?
Хотя WD 1856+534 b вряд ли пригодна для жизни, её существование доказывает, что планеты могут занимать стабильные орбиты вокруг белых карликов. Расчеты показывают, что если бы на расстоянии 0,01 а.е. (как у этой экзопланеты) находилась каменистая планета, её температура позволяла бы существовать жидкой воде миллиарды лет — дольше, чем в Солнечной системе.
Перспективы для астробиологии:
- Белые карлики стареют медленно, обеспечивая стабильные условия.
- Их компактные размеры облегчают обнаружение биомаркеров в атмосферах планет.
- В 2023 году JWST уже обнаружил следы углекислого газа у белого карлика WD 1425+540, что указывает на возможное поглощение им планет с органикой.
«Представьте мир, где жизнь развивается дважды — до и после смерти звезды. Это не фантастика, а гипотеза, которую мы теперь можем проверить», — говорит астробиолог Сара Сигер из MIT.
Планы исследований на 2024-2026 годы
В мае 2025 года JWST проведет новые наблюдения системы WD 1856+534 с использованием спектрометра NIRSpec. Ученые надеются:
- Обнаружить следы воды и углекислого газа в атмосфере гиганта.
- Проверить гипотезу о существовании колец или спутников.
- Найти дополнительные планеты в системе.
Параллельно команда анализирует архивные данные телескопа «Хаббл», чтобы восстановить историю миграции WD 1856+534 b. А в 2026 году к белым карликам направится миссия ESA «ARIEL», которая составит каталог экзопланет вокруг «мертвых солнц».
Почему это открытие важно для каждого?
WD 1856+534 b — не просто рекордсмен. Она дает надежду, что планетные системы способны возрождаться после катастроф, а значит, у жизни может быть больше шансов, чем мы думали. Когда через 5 миллиардов лет Солнце станет белым карликом, внешние планеты, включая Юпитер, возможно, повторят путь ледяного гиганта — и кто знает, какие формы жизни успеют зародиться в их тени за это время...
