Аннотация:
Повторно анализируя данные, собранные космическим телескопом «Хаббл» НАСА более двух десятилетий назад, астрономы обнаружили важную подсказку, которая может раскрыть давнюю загадку. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, показывает, что рядом с белым карликом HS 0209+0832 может существовать «планета второго поколения». Эта планета, возможно, не родилась одновременно со звездой, но образовалась в результате реинтеграции материала, выброшенного после смерти звезды.
Белые карлики — это горячие ядра, оставшиеся после того, как звезды малой массы исчерпали свое ядерное топливо. Когда звезда достигает конца своей жизни, она сбрасывает в космос внешние слои газа и пыли. Исследователи полагают, что так называемые планеты второго поколения были сформированы из материала, оставленного этими мертвыми звездами, и имеют совершенно иное происхождение, чем планеты первого поколения, вращающиеся вокруг Солнца, такие как Земля.
Джейми Уильямс, первый автор исследования и аспирант Уорикского университета в Великобритании, заявил, что это открытие подразумевает, что стадия белых карликов не является концом истории звезд и их планетных систем. Планетарная система, с которой знакомы люди, может быть лишь первой главой в долгой эволюционной истории, и после смерти звезды могут появиться совершенно новые небесные тела, что откроет новые захватывающие направления для будущих исследований.
Прорыв произошел благодаря необычному химическому сигналу, скрытому в старых данных наблюдений. В 1999 году телескоп Хаббл наблюдал систему HS 0209+0832 и зафиксировал около 100 спектральных особенностей, которые в то время не удалось идентифицировать. Спустя годы Уильямс повторно изучил архивные данные и сравнил их с обновленной базой данных атомных спектров, в конечном итоге обнаружив, что многие из неизвестных сигналов соответствуют элементу ниобию.
Элемент ниобий также существует в Солнечной системе, а также широко используется на Земле в таких областях, как ювелирные изделия и медицинская визуализация. Однако исследователи обнаружили, что содержание ниобия в районе HS 0209+0832 намного превзошло ожидания. Его источником, по-видимому, является не исходный материал, оставшийся при рождении звезды, а, скорее всего, продукт извержения во время смерти звезды.
Николас Стоун, астрофизик-теоретик из Университета Висконсин-Мэдисон, объяснил, что некоторые элементы тяжелее железа, в том числе ниобий, имеют особое значение. В отличие от многих обычных элементов, эти тяжелые элементы не производятся в результате обычного ядерного синтеза внутри звезд, а на короткое время образуются в экстремальных условиях, возникающих в конце жизни звезды. Само присутствие ниобия является явным признаком процесса смерти звезды.
Исследовательская группа предполагает, что когда звезда умирает, выброшенный тяжелый материал, богатый элементами, попадает в окружающее пространство, часть которого позже снова собирается и в конечном итоге образует газовую планету-гигант, в то время как большая часть оставшегося материала постепенно рассеивается. Другими словами, предполагаемая планета, скорее всего, родилась после смерти звезды.
Когда команда подтвердила, что ниобий действительно присутствует в данных, вся загадка внезапно стала последовательной, говорит соавтор исследования Борис Гансик, астроном из Уорикского университета. Подобная подпись ниобия никогда ранее не была обнаружена ни в одной изученной звезде-белом карлике.
Исследователи также нашли дополнительные доказательства в данных вышедшей из эксплуатации миссии NASA Far Ultraviolet Spectroscope Explorer (FUSE). Наблюдения FUSE также показывают, что в системе HS 0209+0832 присутствует очевидный сигнал элемента ниобия.
В то же время спутник НАСА для исследования транзитной экзопланеты (TESS) предоставил еще одну ключевую подсказку. TESS наблюдала за звездой-белым карликом в течение четырех месяцев подряд и обнаружила периодические изменения ее яркости. Это изменение предполагает, что планета может вращаться вокруг белого карлика на орбитальном расстоянии всего около 6 миллионов километров, что намного ближе, чем расстояние между Меркурием и Солнцем.
Согласно текущим предположениям, этот объект-кандидат представляет собой газовую планету-гигант, близкую по размеру к Юпитеру, но она может быстро терять свою атмосферу.
Из-за относительно короткого времени формирования этого белого карлика он по-прежнему поддерживает чрезвычайно высокую температуру. Исследователи полагают, что интенсивное излучение удаляет атмосферный материал с соседних планет. Выходящий газ может образовать структуру, похожую на хвост кометы, и в конечном итоге сформировать кольцеобразный диск материала вокруг белого карлика.
Часть удаленного материала затем упадет обратно на поверхность белого карлика, что может быть важной причиной того, почему телескоп Хаббл обнаружил большое количество ниобия в своих наблюдениях.
Тем не менее, Уильямс считает, что если эта планета второго поколения действительно существует, она все еще может существовать в течение длительного времени. Со временем белый карлик постепенно остынет и войдет в относительно стабильное состояние. К тому времени планета может оставаться в стабильной обитаемой зоне в течение миллионов лет.
Однако вокруг планет второго поколения еще остается много неразгаданных загадок. Учёные до сих пор не знают точно, как формируются такие планеты, являются ли они обычным явлением или крайне редким исключением, а также не знают, какую эволюцию они претерпят, вращаясь вокруг «мертвой звезды».
В ближайшие несколько лет исследовательская группа планирует продолжать использовать космический телескоп Хаббл для проведения последующих наблюдений, надеясь накопить больше доказательств, чтобы нарисовать полную картину этой потенциальной новой группы планет.
Результаты еще раз показывают, что научные открытия не идут прямым путем, говорят исследователи. Многие крупные прорывы часто происходят в результате пересмотра старых данных и столкновения идей между исследователями в разных областях. Это «неофициальное исследование» звезды белого карлика может открыть дверь к пониманию нового механизма рождения планет.
Комментарии