eso1919ru — Научный релиз

Найдена первая гигантская планета у белого карлика

Наблюдения в ESO показывают, что эта нептуноподобная экзопланета испаряется

4 декабря 2019 г., St.-Petersburg

Исследователи, работающие на Очень Большом Телескопе ESO, впервые нашли доказательства существования гигантской планеты у белого карлика. Планета обращается вокруг горячего белого карлика, остатка солнцеподобной звезды, на близком расстоянии, отчего она теряет свою атмосферу, которая образует вокруг звезды газовый диск. Эта уникальная система, возможно, дает нам представление о том, как в далеком будущем может выглядеть и наша Солнечная система.

Это один из тех счастливых случаев, когда открытие делается в результате везения”, -- говорит Борис Гёнзике (Boris Gänsicke) из Уорвикского университета в Великобритании, руководитель исследования, результаты которого публикуются сегодня в журнале Nature. Его группа обследовала около 7000 белых карликов из Слоуновского цифрового обозрения неба (Sloan Digital Sky Survey). Один из них оказался непохожим на другие. Проанализировав очень слабые изменения светового потока от звезды, астрономы нашли в ее спектре следы химических элементов в таких количествах, в каких они никогда ранее у белых карликов не наблюдались. “Мы поняли, что в этой системе происходит что-то необычное, и предположили, что это может быть связано с определенным видом остатка планеты”. 

Чтобы лучше изучить свойства необычной звезды, обозначающейся WDJ0914+1914, группа наблюдала ее с приемником X-shooter на Очень Большом Телескопе ESO в чилийской пустыне Атакама. Эти наблюдения подтвердили присутствие в спектре белого карлика водорода, кислорода и серы. Исследовав тонкие детали спектра, полученного с приемником ESO «X-shooter», группа обнаружила, что эти элементы находятся в газовом диске, аккрецирующем на белый карлик, а не составляют часть самой звезды.

Нам понадобилось несколько недель очень напряженной работы, чтобы понять, что единственный способ, которым может образоваться такой диск – это испарение гигантской планеты”, говорит Маттиас Шрайбер (Matthias Schreiber) из университета Вальпараисо в Чили. Он промоделировал на компьютере прошлое и будущее этой системы.

Зарегистрированные количества водорода, кислорода и серы очень напоминают те, которые обнаруживаются в глубоких слоях атмосферы гигантских ледяных планет, таких, как Нептун и Уран. Если бы такая планета обращалась на близком расстоянии от горячего белого карлика, его мощное ультрафиолетовое излучение должно было бы сорвать ее внешнюю атмосферу и тогда часть этого сорванного газа образовала бы вращающийся диск, аккрецирующий на поверхность белого карлика. Как думают исследователи, именно это они и наблюдают в случае WDJ0914+1914: первую испаряющуюся планету на орбите вокруг белого карлика.

Соединяя наблюдательные данные с теоретическими моделями, группа астрономов из Великобритании, Чили и Германии смогла создать более ясную картину процессов, происходящих в этой уникальной системе. Белый карлик имеет малые размеры и очень высокую температуру поверхности: 28 000 градусов Цельсия, что впятеро горячее Солнца. Планета же, напротив, ледяная и большая — как минимум вдвое больше своей звезды. Так как она обращается вокруг горячего белого карлика на близком расстоянии, с периодом обращения всего 10 дней, высокоэнергетическое излучение звезды постепенно сдувает с планеты ее атмосферу. Большая часть газа улетает в пространство, но некоторая часть его стягивается в диск, закручивающийся и вихрем втягивающийся в звезду: каждую секунду на поверхность звезды выпадает 3 000 тонн газа. Именно этот диск делает видимой нептуноподобную планету, которая иначе осталась бы скрытой от глаз наблюдателей.

Впервые мы можем измерить в диске количества таких газов, как кислород и сера – это дает нам ключ к составу атмосфер экзопланет”, говорит Одетта Толоза (Odette Toloza) из Уорвикского университета, которая разработала модель газового диска вокруг белого карлика.

Это открытие, кроме всего прочего, открывает новую возможность взглянуть на то, как заканчивается судьба планетных систем”, добавляет Гёнзике.

Такие звезды, как наше Солнце, в течение большей части своей жизни сжигают в своих недрах водород, из которого они состоят. Когда это горючее заканчивается, звезды раздуваются и превращаются в красные гиганты – их размеры при этом увеличиваются в сотни раз и относительно близкие к ним планеты поглощаются их оболочками. В случае Солнечной системы такая судьба постигнет Меркурий, Венеру и даже Землю – все они через примерно 5 миллиардов лет будут поглощены превратившимся в красного гиганта Солнцем. В конечном итоге солнцеподобные звезды сбрасывают в пространство внешние слои своих атмосфер, и на их месте остаются только их выгоревшие ядра – это и есть белые карлики. У такого остатка звезды все еще могут существовать планеты. По-видимому, в нашей Галактике существует много таких звездных систем. Но до сих пор ученым еще никогда не удавалось получить свидетельство существования гигантской планеты, пережившей стадию красного гиганта и обращающейся вокруг белого карлика. Экзопланета, обнаруженная у WDJ0914+1914, звезды, расположенной на расстоянии около 1 500 световых лет от нас в созвездии Рака, может быть первой из многих планет такого типа.

Согласно данным исследования, найденная при помощи приемника ESO «X-shooter» экзопланета обращается вокруг белого карлика на расстоянии всего в 10 миллионов километров, то есть, 15 солнечных радиусов. При таком радиусе орбиты на стадии красного гиганта она оказалась бы глубоко внутри него. Необычное положение планеты означает, что в некоторый момент после того, как ее материнская звезда превратилась в белый карлик, планета приблизилась к звезде. Астрономы считают, что новая орбита могла быть результатом гравитационных взаимодействий с другими планетами системы, а это значит, что стадию красного гиганта могли пережить и другие планеты этой звезды.

До недавнего времени очень мало кто из астрономов задумывался о судьбе планет, обращающихся вокруг гибнущих звезд. Открытие планеты, обращающейся на близком расстоянии от выгоревшего звездного ядра, убедительно демонстрирует, как Вселенная снова и снова бросает нам вызов и заставляет выходить за рамки устоявшихся взглядов и идей”, -- заключает Гёнзике.

Узнать больше

Результаты исследования публикуются в журнале Nature.

Состав исследовательской группы: Boris Gänsicke (Department of Physics & Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, UK), Matthias Schreiber (Institute of Physics and Astronomy, Millennium Nucleus for Planet Formation, Valparaiso University, Chile), Odette Toloza (Department of Physics, University of Warwick, UK), Nicola Gentile Fusillo (Department of Physics, University of Warwick, UK), Detlev Koester (Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Kiel, Germany), and Christopher Manser (Department of Physics, University of Warwick, UK).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, намного обгоняющая по продуктивности другие наземные астрономические обсерватории мира. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO, и Австралия, являющаяся ее стратегическим партнером. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), способный работать в формате Очень Большого Телескопа-Интерферометра VLTI, и два крупнейших широкоугольных телескопа: VISTA, выполняющий обзоры неба в инфракрасных лучах, и обзорный телескоп оптического диапазона VLT (VLT Survey Telescope). ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов субмиллиметрового диапазона на плато Чахнантор: телескопа APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +79112122130
Сотовый: +79112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

Boris Gänsicke
University of Warwick
UK
Телефон: +44 247 657 4741
Email: boris.gaensicke@warwick.ac.uk

Matthias Schreiber
Valparaiso University
Chile
Телефон: +56 32 299 5518
Email: matthias.schreiber@uv.cl

Odette Toloza
University of Warwick
UK
Email: odette.toloza@warwick.ac.uk

Nicola Gentile Fusillo (study co-author)
European Southern Observatory and University of Warwick
Germany
Телефон: +49 8932 0067 50
Сотовый: +44 7476 9595 49
Email: ngentile@eso.org

Christopher Manser (study co-author)
University of Warwick
UK
Телефон: +44 7516 8167 53
Email: c.manser@warwick.ac.uk

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6670
Сотовый: +49 151 241 664 00
Email: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1919.

О релизе

Релиз №:eso1919ru
Название:WDJ0914+1914
Тип:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Facility:Very Large Telescope
Instruments:X-shooter
Science data:2019Natur.576...61G

Изображения

Система WDJ0914+1914 глазами художника
Система WDJ0914+1914 глазами художника
Положение WDJ0914+1914 в созвездии Рака
Положение WDJ0914+1914 в созвездии Рака

Видео

ESOcast 212 Light: Найдена первая гигантская планета у белого карлика
ESOcast 212 Light: Найдена первая гигантская планета у белого карлика
Художественная анимация системы WDJ0914+1914
Художественная анимация системы WDJ0914+1914
Художественная анимация: Солнце превращается в красный гигант
Художественная анимация: Солнце превращается в красный гигант

Также смотрите наши