Астрономы впервые обнаружили планету в обитаемой зоне мертвой звезды

Кольцо планетарных обломков, усеянных структурами размером с Луну, было замечено на орбите рядом с белым карликом, что намекает на близлежащую планету в «обитаемой зоне», где могут существовать вода и жизнь, согласно новому исследованию, проведенному учеными UCL.

Белые карлики — это тлеющие остатки звезд, которые сожгли все свое водородное топливо. Почти все звезды, включая Солнце, со временем станут белыми карликами, но об их планетных системах известно очень мало.

В исследовании, опубликованном в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, международная группа астрономов измерила свет от белого карлика в Млечном Пути, известного как WD1054–226, используя данные наземных и космических телескопов.

К своему удивлению, они обнаружили выраженные провалы в свете, соответствующие 65 равномерно расположенным облакам планетарного мусора, вращающимся вокруг звезды каждые 25 часов. Исследователи пришли к выводу, что точная регулярность транзитных структур — затемнение света звезды каждые 23 минуты — предполагает, что они удерживаются в таком точном расположении соседней планетой.

«Астрономы впервые обнаружили какое-либо планетарное тело в обитаемой зоне белого карлика» — сказал ведущий автор работы, профессор Джей Фарихи (UCL Physics & Astronomy).

«Обнаруженные нами структуры размером с Луну являются неправильными и пыльными (например, кометоподобными), а не твердыми сферическими телами. Их абсолютная регулярность — одно прохождение перед звездой каждые 23 минуты — загадка, которую мы пока не можем объяснить».

«Интересная возможность заключается в том, что эти тела удерживаются на такой равномерной орбитальной схеме из-за гравитационного влияния близлежащей планеты. Без этого влияния трение и столкновения привели бы к тому, что структуры рассредоточились бы, потеряв точную регулярность, которую мы наблюдаем. Прецедентом такого «пастырства» является то, как гравитационное притяжение спутников вокруг Нептуна и Сатурна помогает создавать устойчивые кольцевые структуры, вращающиеся вокруг этих планет.

«Возможность наличия планеты в обитаемой зоне волнующая и неожиданная, мы этого не искали. Однако важно иметь в виду, что для подтверждения присутствия планеты необходимо больше доказательств. Мы не можем наблюдать планету напрямую, поэтому подтверждение может быть получено путем сравнения компьютерных моделей с дальнейшими наблюдениями за звездой и орбитальным мусором».

Предполагается, что орбита вокруг белого карлика была «очищена» во время гигантской звездной фазы его жизни (когда он был красным гигантом), и поэтому любая планета, которая потенциально может содержать воду и, следовательно, жизнь, будет относительно молода в этом отношении. Этот район будет пригоден для жизни в течение по крайней мере двух миллиардов лет, включая по крайней мере один миллиард лет в будущем.

Более 95% всех звезд со временем станут белыми карликами. Исключения составляют самые большие звезды, которые взрываются и становятся либо черными дырами, либо нейтронными звездами.

Поскольку наше Солнце через несколько миллиардов лет станет белым карликом, исследование позволяет заглянуть в будущее Солнечной системы.

Когда у звезд заканчивается водород, они расширяются и охлаждаются, становясь красными гигантами. Солнце войдет в эту фазу через четыре-пять миллиардов лет, поглотив Меркурий, Венеру и, возможно, Землю. После того, как внешнее вещество унесено звездным ветром и водород исчерпан, горячее ядро ​​звезды остается, медленно охлаждаясь в течение миллиардов лет — это фаза белого карлика.

Астрономам сложно обнаружить планеты, вращающиеся вокруг белых карликов, потому что такие звезды намного тусклее, чем звезды главной последовательности (например, Солнце). До сих пор астрономы нашли только предварительные доказательства того, что газовый гигант (подобный Юпитеру) вращается вокруг белого карлика.

В рамках нового исследования ученые наблюдали за белым карликом WD1054–226, находящимся на расстоянии 117 световых лет, и фиксировали изменения в его свете в течение 18 ночей с помощью высокоскоростной камеры ULTRACAM, установленной на 3,5-метровом телескопе новой технологии ESO (NTT) в Чили.

Чтобы лучше интерпретировать изменения в свете, исследователи также изучили данные со спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), что позволило подтвердить, что планетарные структуры имеют 25-часовую орбиту.

Они обнаружили, что свет от WD1054–226 всегда был несколько затенен огромными облаками орбитального материала, проходящего перед ним, что предполагает кольцо планетарных обломков, вращающихся вокруг звезды.

Пригодная для жизни зона, иногда называемая зоной Златовласки, — это область, температура которой теоретически позволяет существовать жидкой воде на поверхности планеты. По сравнению со звездой, подобной Солнцу, обитаемая зона белого карлика будет меньше и ближе к звезде, поскольку белые карлики излучают меньше света и, следовательно, тепла.

Структуры, наблюдаемые на орбите в области, которая должна была быть поглощена звездой ранее, когда она была красным гигантом, вероятно, сформировались относительно недавно, а не сохранились с момента рождения звезды и ее планетной системы.