Pressmeddelande

Första kända jätteplaneten i omloppsbana kring en vit dvärg

ESO-observationer visar en Neptunuslik planet under förångning

4 december 2019, Skurup

Astronomer har använt ESO:s Very Large Telescope för att för första gången identifiera en jätteplanet kring en vit dvärgstjärna. Planeten kretsar så nära den vita dvärgen att den intensiva strålningen får planetens atmosfär att förångas och samlas i en gasskiva runt stjärnan. Detta unika system ger en inblick i hur vårt eget solsystem kan komma att utvecklas i en avlägsen framtid.

"Detta var en av de upptäckter som skedde av en slump" berättar Boris Gänsicke vid University of Warwick, Storbritannien, huvudförfattare för en artikel som publiceras i dag i Nature. Forskarlaget har undersökt omkring 7 000 vita dvärgar som har observerats av Sloan Digital Sky Survey och fann att en, WDJ0914+1914, som var olik alla andra. 

 

Genom att analysera ljusvariationerna från stjärnan kunde forskarna spåra kemiska ämnen i halter som var långt högre än vad som tidigare hade observerats hos en vit dvärg. "Vi visste att det måste vara något speciellt med detta system och spekulerade i att kemin kunde bero på någon typ av planetrest nära stjärnan."

 

För att få bättre kunskap om stjärnans egenskaper observerades den med X-shooterinstrumentet på ESO:s Very Large Telescope i Chiles Atacamaöken. Dessa studier bekräftade förekomsten av väte, syre och svavel hos stjärnan. Detaljerna i de spektra av stjärnan ledde till slutsatsen att de fanns i en skiva som roterade runt stjärnan, och alltså inte härrörde från stjärnan själv.

 

Det tog några veckor att komma fram till att det enda sättet att förklara en skiva av detta slag är förångning av en jätteplanet" säger Matthias Schreiber från Valparaisos universitet i Chile, som utförde beräkningar av utvecklingen av systemet.

 

De uppmätta halterna av väte, syre och svavel är jämförbara med dem som återfinns i isiga jätteplaneters atmosfärer, som Uranus och Neptunus. Om en sådan planet kretsade nära en het vit dvärgstjärna skulle den intensiva ultravioletta strålningen från stjärnan förånga planetens yttre atmosfär. Det mesta av gasen lämnar systemet men en del av gasen skulle ansamlas i en skiva som i sin tur når den vita dvärgen. Detta är vad forskarna tror händer kring WDJ0914+1914.

 

Genom att kombinera observationsdata med teoretiska modeller kunde astronomerna från Storbritannien, Chile och Tyskland måla upp en tydligare bild av detta unika system. Den vita dvärgen är liten och har en yttemperatur av 28 000 grader Celsius, fem gånger hetare än solen. Planeten däremot är isrik och stor, minst dubbelt så stor som moderstjärnan. Förångningen av planetens atmosfär sker i en takt av 3 000 ton per sekund och gör planeten möjlig att detektera.

 

"Det är första gången vi har kunnat mäta halterna av gaser som syre och svavel i skivan, vilket ger oss en inblick i sammansättningen i exoplaneternas atmosfärer" säger Odette Toloza från Warwicks universitet, som byggde en modell av gasskivan.

 

"Upptäckten öppnar också upp ett nytt fönster mot slutfasen i ett planetsystem" tillägger Gänsicke.

 

Stjärnor som solen förbränner väte till helium i sina kärnor under huvuddelen av sina liv. När vätebränslet tar slut sväller de upp till hundratals gånger större röda jättar som då slukar eventuella närliggande planeter. Solen kommer på detta sätt att sluka Merkurius, Venus och jorden om cirka fem miljarder år. I slutfasen av sina liv förlorar de röda jättarna sina yttre atmosfärslager till rymden vilket lämnar kvar en utbränd stjärnrest, en vit dvärg. Sådana stjärnor kan behålla sina planeter, men till dags dato hade inget sådant system med en jätteplanet faktiskt observerats. Detektionen av en exoplanet i bana runt WDJ0914+1914 på 1500 ljusårs avstånd i Kräftans stjärnbild kan vara den första av många.

 

Exoplaneten kretsar på ett avstånd av bara 10 miljoner kilometer från den vita dvärgen. vilket innebär att den i så fall tidigare kretsade inuti den röda jättestjärnans atmosfär. Eftersom detta inte kan vara fallet måste planeten ha närmat sig sin moderstjärna efter den tidpunkt då den blev en vit dvärg. Astronomerna tror att den nya, mindre banan har orsakats av gravitationell samverkan med andra planeter i systemet. Sådana kan finnas kvar än i dag.

 

"Tills nyligen funderade väldigt få astronomer på det öde som möter planeter kring döende stjärnor. Denna upptäckt visar att universum återigen utmanar oss att gå bortom etablerade teorier och tänka i nya banor" sammanfattar Gänsicke.

Mer information

X-shooter är det första av andra generationens instrument vid VLT. Det har byggts av ett konsortium av foskningsinstitut i Danmark, Frankrike, Italien och Nederländerna i samarbete med ESO.

 

Forskarlaget utgörs av Boris Gänsicke (Department of Physics & Centre for Exoplanets and Habitability, Warwicks universitet, Storbritannien), Matthias Schreiber (Institute of Physics and Astronomy, Millennium Nucleus for Planet Formation, Valparaisos universitet, Chile), Odette Toloza (Department of Physics, Warwicks universitet, Storbritannien), Nicola Gentile Fusillo (Department of Physics, Warwicks universitet, Storbritannien), Detlev Koester (Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, Kiels universitet, Tyskland), and Christopher Manser (Department of Physics, Warwicks universitet, Storbritannien).

 

ESO är Europas främsta mellanstatliga samarbetsorgan för astronomisk forskning och med råge världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det har 16 medlemsländer: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikel
• Foton av VLT

Kontakter

Boris Gänsicke
University of Warwick
UK
Tel: +44 247 657 4741
E-post: boris.gaensicke@warwick.ac.uk

Matthias Schreiber
Valparaiso University
Chile
Tel: +56 32 299 5518
E-post: matthias.schreiber@uv.cl

Odette Toloza
University of Warwick
UK
E-post: odette.toloza@warwick.ac.uk

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

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

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: pio@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1919 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.