Астрономы восстановили путь планеты WD1856 b, выжившей после взрыва своей звезды

В 2020 году астрономы обнаружили нечто, что изменило устоявшиеся представления о жизни и смерти планетных систем: гигантскую планету, примерно в 4-11 раз массивнее Юпитера, которая стремительно вращается вокруг крошечного белого карлика размером с Землю, находящегося всего в 80 световых годах от нас. Эта система, получившая обозначение WD1856 b, казалась абсурдной с точки зрения классической астрофизики – планета-гигант не должна была выжить после того, как ее звезда превратилась в красного гиганта и коллапсировала.

Теперь международная группа ученых под руководством Райана Дж. Макдональда из Университета Сент-Эндрюс, использовала космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST) для первого в истории анализа атмосферы этой планеты. Результаты этого исследования, которое раскрывает механизм выживания планеты и ее миграции к мертвой звезде спустя миллиарды лет после ее гибели, были опубликованы в журнале Nature.

Ученые с самого начала были поставлены в тупик парадоксальным соседством: белый карлик, являющийся плотным ядром мертвой звезды, и газовый гигант, который по радиусу превосходит свою звезду в восемь раз, при этом планета совершает полный оборот вокруг звезды всего за 1,4 земных суток. Такая тесная орбита категорически противоречит теории формирования планет, и главная загадка заключалась в том, как планета пережила фазу красного гиганта, когда ее звезда расширилась более чем в сто раз, неизбежно поглощая все объекты на близких орбитах – примерно так же, как наше Солнце в будущем поглотит Меркурий, Венеру и, вероятно, Землю.

Для разрешения этой загадки существовало две основные гипотезы: либо планета была захвачена и каким-то чудом прошла сквозь раскаленную оболочку умирающей звезды, либо ее орбита изменилась намного позже под действием гравитационных сил, исходящих от других тел в этой системе, поскольку белый карлик является частью тройной звездной системы.

Чтобы выяснить истину, команда обратилась к невероятной чувствительности JWST, которая позволила впервые измерить атмосферный состав, массу и температуру планеты. Ключевой находкой стала температурная аномалия: WD1856 b оказалась значительно горячее, чем позволяют предположить расчеты нагрева от одного лишь белого карлика – около 400 Кельвинов (примерно 127 градусов Цельсия), что почти на 240 градусов выше теоретической отметки. Этот избыток тепла стал той самой уликой, которая позволила ученым, используя модели остывания газовых гигантов, реконструировать хронологию событий.

Оказалось, что планета не переживала агонию красного гиганта и не проходила сквозь его плотные слои. Напротив, она провела ранние, наиболее бурные этапы жизни своей звезды на безопасной и удаленной орбите, пережив катастрофу почти нетронутой.

Однако спустя огромный промежуток времени – от 3 до 5,5 миллиардов лет после превращения звезды в белого карлика, WD1856 b начала медленную гравитационную миграцию к центру системы, и именно в процессе этого движения, вызванного взаимодействием с мощным гравитационным полем компактной звезды, планета получила дополнительный нагрев. С тех пор, по расчетам ученых, она неуклонно остывает, сохраняя в себе тепло давно минувших событий.

Это открытие, подкрепленное обнаружением метана и облачных структур в атмосфере планеты, имеет поистине революционное значение для космологии и дает астрономам уникальную «машину времени», позволяющую заглянуть на миллиарды лет вперед.

Исследование наглядно демонстрирует, что смерть звезды, подобной нашему Солнцу, это не фатальный конец для ее планетной системы, а лишь переход в новую, долгую и эволюционную фазу существования. Наша Солнечная система, как теперь становится очевидно, может не исчезнуть после угасания Солнца, а продолжит эволюционировать, открывая новые, еще неведомые нам возможности для выживания планет.

Полученные данные не только предлагают изящное решение загадки выживания WD1856 b, но и существенно расширяют наши представления о том, где и когда во Вселенной могут существовать условия для планет, а значит, и для потенциальных зон обитаемости в самом отдаленном будущем.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях