847
Астрономи виявили раніше невідомий тип так званої «фенікс-планети», яка, здається, постала з попелу вмираючої зорі й тепер обертається навколо білого карлика. Це відкриття, яке дослідники описують як «повністю неочікуване», дає підстави припускати, що подібні відроджені світи можуть ховатися і в інших куточках Всесвіту, а також показує один із можливих сценаріїв далекого майбутнього нашої власної планетної системи. Про результати команда повідомила в журналі Nature Astronomy, на них докладніше розповідає видання Live Science.
Молода зоря-зомбі та дивні важкі елементи
Нову екзопланету поки що не назвали. Її виявили на орбіті навколо білого карлика HS 0209+0832, що розташований приблизно за 270 світлових років від Землі. Білі карлики — це зоряні залишки, інколи їх називають «зірками-зомбі»: вони утворюються з того, що лишається від масивних червоних гігантів після вичерпання палива й гравітаційного колапсу.
HS 0209+0832 — відносно молодий білий карлик, його поверхня ще дуже гаряча, близько 35 000 °C (приблизно 63 000 °F). Це означає, що перехід від червоного гіганта до білого карлика стався лише кілька мільйонів років тому.
Ще в кінці 1990-х років Космічний телескоп «Габбл» уперше зафіксував HS 0209+0832, і спектр його випромінювання здивував учених. У видимій частині спектра виявили важкі елементи — зокрема алюміній, титан і нікель. Для білих карликів це нетипово, тож було зрозуміло, що в системі відбувається щось незвичайне. Але даних тоді бракувало, щоб пояснити походження цих елементів.
У новому дослідженні команда знову звернулася до HS 0209+0832, використавши оновлені прилади «Габбла» та дані інших обсерваторій. Детальніший спектр показав ще вищі концентрації важких елементів, включно з цинком і міддю, а також ніобієм, який у білого карлика раніше ніколи не спостерігали.
Планета другої генерації
На думку дослідників, ці «чужі» для білого карлика елементи утворилися в останніх конвульсіях колишнього червоного гіганта. Згодом викинута зоряна речовина злилась у планету другої генерації, що сформувалася вже після того, як зоря стала білим карликом.
Вчені припускають, що атмосфера цієї планети нині активно здувається зоряним вітром білого карлика. Матеріал, насичений рідкісними важкими елементами, при цьому знову падає на поверхню зорі-зомбі й «підфарбовує» її спектр.
Подальші спостереження за HS 0209+0832 показали періодичне зменшення яскравості зорі. Це свідчить, що перед нею регулярно проходить екзопланета, затуляючи частину світла. За орбітою (приблизно 4,4 земної доби) і тривалістю таких транзитів команда оцінила розмір планети — він близький до Юпітера. Її надзвичайна близькість до білого карлика додатково підтверджує гіпотезу про інтенсивне зривання атмосфери.
Провідний автор роботи, аспірант Університету Ворика Джеймі Вільямс (Jamie Williams), вказує, що планети другої генерації формуються з речовини, яку зоря викидає, коли помирає. Такі світи вважаються дуже рідкісними, а знайти один із них біля білого карлика було зовсім неочікувано — ніби планета дійсно «повстала з попелу» власної зорі.
Хімічний «підпис» смерті зорі
Це не перший випадок відкриття екзопланети навколо білого карлика. У 2019 році частина цієї ж команди вже знаходила планету біля зорі WDJ0914+1914. Однак тоді дослідники дійшли висновку, що йдеться про першогенераційну планету, яка дивом пережила роздування зорі в червоного гіганта.
Для HS 0209+0832 ситуація інша. Важкі елементи, що, схоже, падають на поверхню карлика, і водночас відносна нестача звичних для першогенераційних планет елементів, таких як кремній і залізо, не вписуються в сценарій «вижилої» старої планети.
Співавтор дослідження Ніколас Стоун (Nicholas Stone) з Університету Вісконсин–Медісон пояснює, що такий набір елементів є характерною ознакою так званого s-процесу — ядерних реакцій, під час яких у надрах червоного гіганта формуються важкі елементи. Це хімічний «підпис», якого не повинно бути в звичайної першогенераційної планети. Саме він натякнув, що нова екзопланета має інше походження.
Аналіз спектра показав, що білий карлик активно акреціює матеріал із планети другої генерації. Дані про транзити — провали в яскравості зорі, коли планета проходить по диску — згодом підтвердили цю інтерпретацію.
Майбутнє Сонця та рідкісність фенікс-планет
Раніше об’єкти, схожі на фенікс-планети, знаходили лише біля інших типів зоряних залишків, наприклад пульсарів, які виникають після вибуху наднової. Але для білого карлика це перший відомий випадок.
За словами співавтора Бориса Ґензіке (Boris Gänsicke) з Університету Ворика, особливість планети біля HS 0209+0832 у тому, що вона, ймовірно, не була занесена ззовні й не є «уцілілою» від початкової системи. Усе вказує на те, що вона буквально складена з речовини, яку сама зоря викинула під час своєї смерті. У певному сенсі система «народила» новий світ на уламках старого.
Коли HS 0209+0832 була червоним гігантом, вона могла мати й інші планети. Якщо вони існували, то, найімовірніше, загинули в зоряних надрах під час роздування — подібно до того, що, за розрахунками астрономів, чекає на Землю, коли наше Сонце через приблизно 5 мільярдів років перетвориться на червоного гіганта.
Після завершення цієї фази Сонце теж стане білим карликом. Нове відкриття натякає, що в майбутньому наша зоря потенційно може обзавестися «другим поколінням» планет, створивши своєрідну Сонячну систему 2.0.
Попри це, дослідники наголошують: необхідно краще зрозуміти, як саме могла сформуватися така планета, і наскільки ймовірний подібний сценарій у інших системах. Вони підозрюють, що для утворення потрібен ще один об’єкт — наприклад, зоря-компаньйон, яка б не дала викинутій речовині остаточно покинути систему.
За словами Вільямса, сформувати протопланетний диск у таких умовах дуже складно, і це добре пояснює, чому фенікс-планети настільки рідкісні. Щоб зоряні викиди знову зібралися в диск, який може дати початок планеті, HS 0209+0832, ймовірно, потребувала компаньйона, що своєю гравітацією утримав би матеріал на орбіті, а не дозволив би йому розсіятися в міжзоряному просторі.
Астрономи виявили рідкісну «фенікс-планету» біля білого карлика з’явилася спочатку на Цікавості.
