Naukowcy korzystający z należącego do ESO teleskopu VLT po raz pierwszy uzyskali dowód na obecność dużej planety związanej na orbicie wokół białego karła. Nowo odkryta planeta krąży wokół gorącego białego karła – pozostałości po gwieździe podobnej do Słońca. Co więcej, planeta porusza się po niezwykle ciasnej orbicie wokół gwiazdy, przez co intensywne promieniowanie dosłownie zdziera z niej atmosferę. Ten nietypowy układ planetarny pozwala nam zobaczyć jak w przyszłości może wyglądać nasz własny Układ Słoneczny.
„To było jedno z tych całkowicie przypadkowych odkryć” powiedział Boris Gänsicke z University of Warwick w Wielkiej Brytanii, kierujący badaniami, których wyniki opublikowano dzisiaj w Nature. Zespół badawczy zbadał około 7000 białych karłów obserwowanych w ramach przeglądu nieba Sloan Digital Sky Survey i znalazł jeden, który jest inny od pozostałych. Analizując subtelne zaburzenia w świetle gwiazdy, udało się znaleźć śladowe sygnały obecności pierwiastków chemicznych w ilościach, których naukowcy nigdy wcześniej nie widzieli w przypadku białego karła. „Wiedzieliśmy, że w tym układzie musi dziać się coś wyjątkowego i zastanawialiśmy się czy może to być związane z jakimś rodzajem pozostałości planetarnej.”
Aby lepiej poznać własności tej nietypowej gwiazdy, oznaczonej jako WDJ0914+1914, badacze zbadali ją za pomocą instrumentu X-shooter na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) pracującym na pustyni Atacama w Chile. Te dodatkowe obserwacje potwierdziły występowanie wodoru, tlenu i siarki związanych z białym karłem. Badając szczegóły widma uzyskanego przez X-shooter, zespół odkrył, że pierwiastki te nie pochodzą bezpośrednio z samej gwiazdy, ale z otaczającego ją dysku gazowego.
„Potrzeba było kilku tygodni intensywnych przemyśleń, aby ustalić, że jedynym sposobem utworzenia takiego dysku jest odparowywanie ogromnej planety” powiedział Matthias Schreiber z University of Valparaiso w Chile, który wykonał obliczenia przeszłej i przyszłej ewolucji układu.
Wykryta ilość wodoru, tlenu i siarki jest podobna do znajdowanych w głębokich warstwach atmosfer dużych planet lodowych, takich jak Neptun i Uran. Jeżeli tego typu planeta krążyła blisko gorącego białego karła, ekstremalne promieniowanie ultrafioletowe gwiazdy odarło ją z zewnętrznych warstw i część tego gazu przepłynęła do dysku, z którego materia powoli opada na białego karła. Podsumowując, proponowanym wytłumaczeniem tego, co naukowcy widzą wokół WDJ0914+1914 jest pierwsza „parująca” planeta krążąca wokół białego karła.
Łącząc dane obserwacyjne z modelami teoretycznymi, zespół astronomów z Wielkiej Brytanii, Chile i Niemiec był w stanie stworzyć lepszy opis tego unikalnego układu. Biały karzeł jest mały i ekstremalnie gorący z temperaturą 28 000 stopni Celsjusza (pięć razy większa temperatura niż w przypadku Słońca) na powierzchni. W przeciwieństwie do niego, planeta jest wielka i lodowa – co najmniej dwukrotnie większa niż gwiazda. Ponieważ krąży po ciasnej orbicie wokół gorącego, białego karła (jeden pełny obieg zajmuje jej zaledwie 10 dni), wysokoenergetyczne fotony emitowane przez gwiazdę stopniowo wywiewają atmosferę planety. Większość gazu ucieka w przestrzeń, ale część jest ściągana do dysku wirującego wokół gwiazdy, w tempie 3000 ton na sekundę. To właśnie dzięki temu dyskowi można było ustalić obecność podobnej do Neptuna planety, która inaczej byłaby niewidoczna.
„Po raz pierwszy mogliśmy zmierzyć w dysku ilość gazów takich jak tlen i siarka. Daje to wskazówki na temat składu atmosfery egzoplanety” powiedziała Odette Toloza z University of Warwick, która opracowała model dysku gazowego otaczającego białego karła.
“Odkrycie otwiera nam nowe okno na końcowy los układów planetarnych” dodał Gänsicke.
Gwiazdy takie, jak nasze Słońce, przez większość swojego życia zamieniają wodór w hel wytwarzając przy tym potężne ilości energii. Gdy kończy się wodór, rozdymają się do czerwonych olbrzymów, stając się setki razy większe i pochłaniając pobliskie planety. W przypadku Układu Słonecznego taki los czeka Merkurego, Wenus, a nawet Ziemię – zostaną skonsumowane za około 5 miliardów lat przez Słońce będące wtedy czerwonym olbrzymem. Potem gwiazdy tego rodzaju tracą swoje zewnętrzne warstwy, pozostawiając po sobie jedynie wypalone jądro – białego karła. Taka gwiezdna pozostałość może nadal posiadać planety i uważa się, że istnieje wiele tego rodzaju układów w galaktyce. Jednak do tej pory naukowcy nie mieli dowodów na przetrwanie dużej planety wokół białego karła. Detekcja egzoplanety krążącej wokół WDJ0914+1914 może być pierwszym z wielu takich przypadków. Układ jest oddalony od nas o około 1500 lat świetlnych w kierunku konstelacji Raka.
Według badaczy, odnaleziona przy pomocy instrumentu X-shooter egzoplaneta okrąża białego karła w odległości jedynie 10 milionów kilometrów, czyli 15 razy większej niż promień Słońca, co byłoby głęboko wewnątrz czerwonego olbrzyma. Nietypowe położenie planety wskazuje, że w jakimś momencie po tym, gdy gwiazda stała się białym karłem, planeta przemieściła się bliżej. Astronomowie sądzą, że nowa orbita może być efektem grawitacyjnych oddziaływań z innymi planetami w układzie, co by oznaczało, że gwałtowną transformację swojej gwiazdy macierzystej przetrwać mogła więcej niż jedna planeta.
„Do niedawna bardzo niewielu astronomów zastanawiało się nad losem planet krążących wokół umierających gwiazd. Niniejsze odkrycie planety krążącej blisko wypalonego jądra gwiazdy wyraźnie pokazuje, że Wszechświat raz za razem rzuca nam nowe kłody pod nogi” podsumował Gänsicke.
Źródło: ESO