Самый большой в мире телескоп VLT подарил учёным новый прорыв. У маленькой остывающей звезды – белого карлика – впервые найдена гигантская испаряющаяся планета.
Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature.
"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о белых карликах. Напомним, что это ядра отгоревших звёзд, остывающие, но всё ещё раскалённые. По массе они сравнимы с Солнцем, а по размеру – с Землёй. В них уже не происходит термоядерных реакций, но для простоты их тоже часто называют звёздами.
До сих пор ни у одного белого карлика ещё не обнаруживались крупные планеты. Астрономы находили лишь небольшой фрагмент металлического ядра экзопланеты и облака обломков, вероятно, оставшихся после разрушения миров.
Правда, у некоторых из этих светил есть спутники, которые благодаря своему небольшому размеру некоторыми авторами классифицируются как экзопланеты. Но, как пояснил для проекта "Вести.Наука" соавтор нового исследования Борис Гёнзике (Boris Gänsicke) из Уорвикского университета, это либо коричневые карлики, либо остатки разрушенных белых карликов. Ни те ни другие не являются настоящими планетами по происхождению, а вторые ещё и по внутренней структуре.
Известно лишь одно тело, которое могло бы оказаться подлинной планетой у белого карлика: WD 0806-661 b. Но оно расположено в 2500 раз дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца, и специалисты сомневаются, что экзопланета могла образоваться так далеко. Вероятнее всего, и в этом случае речь идёт о коричневом карлике.
Таким образом, в новом исследовании речь идёт о первом открытии у белого карлика полноценной большой планеты. Правда, астрономы наблюдали не само небесное тело, а диск испаряющегося с него вещества.
"Это один из тех открытий, что было сделано благодаря счастливому случаю", – утверждает Гёнзике.
Впрочем, удача улыбнулась исследователям лишь после того, как они проанализировали данные о 7000 белых карликов из обзора SDSS. Они заметили кое-что странное в спектре звезды WD J0914+1914, расположенной примерно в 1500 световых годах от Земли в созвездии Рака. Учёные обнаружили там следы водорода, кислорода и серы в количествах, никогда прежде не наблюдавшихся на белых карликах.
Астрономы предположили, что белый карлик окутан облаком газа, который и содержит эти вещества. Наблюдения на телескопе VLT подтвердили эту гипотезу. Оставался вопрос, откуда взялся этот газ.
"Нам понадобилось несколько недель очень напряжённой работы, чтобы понять, что единственный способ, которым может образоваться такой диск – это испарение гигантской планеты", – говорит соавтор статьи Маттиас Шрайбер (Matthias Schreiber) из Университета Вальпараисо в Чили.
Вещество диска по химическому составу очень напоминает глубокие слои атмосферы Урана и Нептуна. Такое облако образовалось бы, если бы два этих гиганта находились слишком близко к Солнцу, так что внешние слои газовой оболочки уже улетучились и настала очередь внутренних.
Объединяя наблюдательные данные с теоретическими моделями, исследователи получили следующую картину. Белый карлик всё ещё очень горяч: температура его поверхности достигает 28000 °C, что впятеро больше, чем на Солнце. При этом экзопланета находится к нему экстремально близко: на расстоянии всего 15 солнечных радиусов, так что полный оборот вокруг звезды она делает всего за 10 дней. При этом по радиусу (но не по массе) она как минимум вдвое больше своего светила.
Из-за нагрева экзопланета постоянно теряет газ. Большая его часть улетучивается в космос, но некоторое количество закручивается в диск и постепенно падает на светило. Ежесекундно на поверхность белого карлика выпадает 3000 тонн газа.
Добавим, что экзопланета едва ли образовалась на такой орбите. Перед тем как превратиться в белый карлик, умирающая звезда проходит стадию красного гиганта. В это время она раздувается, намного увеличиваясь в размерах. Солнце на этом этапе своей жизни (который наступит примерно через пять миллиардов лет) проглотит Меркурий, Венеру и Землю. А свежеоткрытая планета тем более оказалась бы глубоко внутри своей звезды.
Это означает, что небесное тело перебралось поближе к светилу уже после того, как оно превратилось в белый карлик. Как полагают авторы, велика вероятность, что здесь не обошлось без гравитации соседних миров, пусть они пока и не обнаружены.
"До недавнего времени очень мало кто из астрономов задумывался о судьбе планет, обращающихся вокруг гибнущих звезд. Открытие планеты, обращающейся на близком расстоянии от выгоревшего звёздного ядра, убедительно демонстрирует, как Вселенная снова и снова бросает нам вызов и заставляет выходить за рамки устоявшихся взглядов и идей", – заключает Гёнзике.
К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что остатки разрушившихся планет вокруг белого карлика могут работать как радиомаяки, и о планах искать миры у белых карликов с помощью гравитационных волн.
