Астрономы открыли испаряющуюся гигантскую экзопланету

Астрономы обнаружили массивную ледяную планету, которая испаряется, когда она вращается вокруг сверхгорячих остатков звезды, подобной Солнцу. По словам исследователей, это первый случай, когда наблюдаются свидетельства огромной планеты, вращающейся вокруг такой звезды. Открытие открывает редкое окно в судьбу нашей собственной солнечной системы, на миллиарды лет в будущее.

Звезды — желтые карлики, такие как наше Солнце, создают огромное количество энергии, объединяя атомы водорода в атомы гелия в своем ядре, в процессе, называемом термоядерным синтезом. Примерно через 5 миллиардов лет наше Солнце исчерпает запасы водорода и начнет вместо этого смешивать атомы гелия.

В этот момент наш желтый карлик превратится в величественного красного гиганта. На этой стадии своего существования звезда будет сиять в 2000 раз ярче, чем сегодня, и станет настолько огромной, что сможет поглотить Меркурий, Венеру и Землю.

В конце концов, наша звезда потеряет свои внешние слои, оставив после себя небольшое, медленно умирающее ядро, известное как белый карлик.

И вот теперь астрономы обнаружили то, что, по их мнению, является первым косвенным доказательством того, что массивная планета пережила хаотическую фазу красного гиганта своей звезды и в настоящее время вращается вокруг белого карлика.

Международная группа исследователей изучила 7000 белых карликов, которые были обнаружены в рамках проекта Sloan Digital Sky Survey. Подпись звезды — WDJ0914 + 1914 — содержит следы химических элементов, которые никогда ранее не ассоциировались с белым карликом.

В попытке разгадать тайны WDJ0914 + 1914 астрономы обратились к Очень Большому Телескопу (VLT) Европейской южной обсерватории, расположенному в пустыне Атакама. VLT начал изучение странного белого карлика и с помощью мощного инструмента — спектрографа под названием X-shooter создал детальный спектр, или разбивку, света звезды.

Анализируя этот спектр и ища черные полосы, называемые «линиями поглощения», ученые могут определить, какие химические вещества присутствуют в звезде или вокруг нее.

Последующие наблюдения подтвердили присутствие водорода, кислорода и серы, встроенных в звездный свет WDJ0914 + 1914. Согласно исследованию, неожиданный материал не был частью самой звезды, а находился в газообразном диске, вокруг белого карлика.

Было обнаружено, что количество газов, обнаруженных в спектрах, аналогично количествам, обнаруженным в атмосферах массивных планет, таких как Нептун и Уран.

Если бы такая планета вращалась вокруг белого карлика, ее атмосфера медленно испарялась бы из-за интенсивного ультрафиолетового излучения, исходящего от белого карлика. Это объясняет наличие газообразного диска.

Затем исследователи объединили свои данные с теоретическими моделями, чтобы выяснить, что происходит вокруг WDJ0914 + 1914. Согласно их экспериментам, ледяная планета, вероятно, будет как минимум вдвое больше своей крошечной звезды.

Этот ледяной гигант вращается на расстоянии всего 10 миллионов километров от сверх-горячей поверхности белого карлика и совершает полный оборот за 10 дней. По оценкам, примерно 3000 тонн разрушенного планетарного материала попадают в белого карлика каждую секунду.

Само присутствие такой планеты, вращающейся так близко к звезде, поднимает вопросы. Газовый гигант не мог быть создан на этой орбите и просто оставаться там, поскольку он был бы уничтожен, когда его родительская звезда раздулась во время фазы красного гиганта.

Вместо этого, как полагают авторы нового исследования, планета могла сформироваться гораздо дальше, и как только WDJ0914 + 1914 сжалась до белого карлика, переместилась ближе к звезде под действием гравитационного влияния другого тела.

Эта теория предполагает, что, по крайней мере, еще одна планета в той системе пережила преобразование своей звезды и скрывается во внешних пределах системы белого карлика, но не может быть обнаружена современными телескопами.

Наблюдения, сделанные в WDJ0914 + 1914, дают представление о судьбе нашей собственной солнечной системы через пять миллиардов лет — в то время, когда наше Солнце совершит бурный переход от желтого карлика к красному гиганту и, наконец, в умирающего белого карлика.

Возможно, тогда Нептун продолжит свое существование, медленно испаряясь, поскольку наша истощенная звезда будет неумолимо остывать в течение следующего миллиарда лет.

Исследование было опубликовано в журнале Nature.