Астрономы увидели будущее нашей солнечной системы. Через пять миллиардов лет Юпитер сохранится

Астрономы обнаружили первую подтвержденную планетную систему, которая демонстрирует ожидаемую судьбу нашей Солнечной системы, когда Солнце достигает конца своей жизни примерно через пять миллиардов лет. «Это чрезвычайно захватывающий результат» — говорят ученые. 

Исследователи обнаружили систему с помощью обсерватории У. М. Кека на острове Маунакея на Гавайях; она состоит из планеты, подобной Юпитеру, с орбитой, подобной юпитерианской, вращающейся вокруг белого карлика, расположенного недалеко от центра нашей галактики Млечный Путь.

«Эта система подтверждает, что планеты, вращающиеся на достаточно большом расстоянии, могут продолжать существовать после смерти своей звезды», — говорит Джошуа Блэкман, астроном из Университета Тасмании в Австралии и ведущий автор исследования.

«Учитывая, что эта система является аналогом нашей солнечной системы, это предполагает, что Юпитер и Сатурн могут пережить фазу красного гиганта Солнца, когда у него закончится ядерное топливо и он самоуничтожится».

«Будущее Земли может быть не таким радужным, потому что она намного ближе к Солнцу», — говорит соавтор работы Дэвид Беннетт, старший научный сотрудник Университета Мэриленда и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. «Если бы человечество захотело переместиться на спутник Юпитера или Сатурна до того, как Солнце поджарило бы Землю во время фазы красного гиганта, мы бы все равно остались на орбите вокруг Солнца, хотя и не смогли бы полагаться на тепло от Солнца, как от белого карлика».

Белый карлик — это то, чем становятся звезды главной последовательности, подобные нашему Солнцу, после своей смерти. На последних стадиях звездного жизненного цикла звезда сжигает весь водород в своем ядре и раздувается, превращаясь в красного гиганта.

Затем она схлопывается в себя, сжимаясь в белый карлик, где все, что остается, — это горячее плотное ядро, обычно размером с Землю и вдвое меньшее по массе, чем Солнце. Поскольку эти компактные звездные остатки малы и больше не имеют ядерного топлива для яркого излучения, белые карлики очень тусклые и их трудно обнаружить.

Изображения с высоким разрешением в ближнем инфракрасном диапазоне, полученные с помощью системы адаптивной оптики в обсерватории Кека в сочетании с камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRC2), показывают, что масса недавно обнаруженного белого карлика составляет около 60 процентов массы Солнца, а его экзопланета, оставшаяся в «живых», представляет собой гигантский газовый мир. Его масса составляет 1,4 ± 0,3 Юпитера, а расстояние до звезды 2,8 ± 0,5 астрономических единиц.

Ученые обнаружили планету, используя технику, называемую гравитационным микролинзированием, которое происходит, когда звезда, близкая к Земле, на мгновение выравнивается с более далекой звездой. Это создает явление, при котором гравитация звезды на переднем плане действует как линза и увеличивает свет звезды на заднем плане. Если есть планета, вращающаяся вокруг более близкой звезды, она временно искажает увеличенный свет, когда планета пролетает мимо.

Видео показывает звезду главной последовательности, которая превращается в красного гиганта, сжигая остатки водородного топлива, а затем превращается в белого карлика. Остается горячее плотное ядро размером примерно с Землю и примерно в половину массы Солнца. Газовый гигант, похожий на Юпитер, движется по далекой орбите, переживая взрывную трансформацию звезды.

Как ни странно, когда астрономы попытались найти звезду-хозяин планеты, они неожиданно обнаружили, что ее свет не был достаточно ярким, чтобы быть обычной звездой главной последовательности. Эти данные также исключают возможность присутствия коричневого карлика в качестве хозяина.

«Мы также смогли исключить возможность существования нейтронной звезды или черной дыры. Это означает, что планета вращается вокруг мертвой звезды, белого карлика», — говорит соавтор исследования профессор Жан-Филипп Болье из Institut d’Astrophysique de Paris. «Это дает представление о том, как будет выглядеть наша солнечная система после исчезновения Земли, вызванного катастрофической гибелью нашего Солнца».

Исследовательская группа планирует включить свои выводы в статистическое исследование, чтобы выяснить, сколько других белых карликов имеют неповрежденные планеты.

Предстоящая миссия НАСА, телескоп Нэнси Грейс Роман (ранее известный как WFIRST), направленная на получение прямых изображений экзопланет-гигантов, будет способствовать дальнейшим исследованиям. Телескоп сможет сделать гораздо более полный обзор планет, вращающихся вокруг белых карликов, расположенных в самой Галактической выпуклости в центре Млечного Пути.

Это позволит астрономам определить, часто ли планеты, подобные Юпитеру, выживают в подобных катастрофах, или значительная их часть разрушается к тому времени, когда их звезды-хозяева становятся красными гигантами.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.