Астрономы обнаружили признаки существования необычной планеты, которая могла сформироваться уже после гибели собственной звезды. Предполагается, что этот мир возник из вещества, выброшенного умирающим светилом, а теперь постепенно разрушается под воздействием его остатков. Открытие может объяснить загадочные наблюдения, которые оставались без ответа почти 30 лет.
Потенциальную планету нашли возле белого карлика HS 0209+0832, расположенного примерно в 270 световых годах от Земли. Исследованием руководили учёные из Уорикского университета. Если их выводы подтвердятся, это может стать первым обнаружением планеты второго поколения, образовавшейся вокруг белого карлика.
Обычные планеты, включая Землю, формируются из вещества, оставшегося после рождения звезды. Однако предполагаемый новый мир мог появиться совершенно иначе — из материала, который звезда выбросила в космос на завершающем этапе своей жизни.
Белые карлики представляют собой плотные остатки звёзд, похожих на Солнце, которые исчерпали запасы ядерного топлива. Прежде чем превратиться в белый карлик, такая звезда сильно раздувается, становясь красным гигантом, а затем сбрасывает внешние слои в окружающее пространство.
Обычно выброшенное вещество рассеивается, однако в системе HS 0209+0832 часть материала, по предположению исследователей, могла остаться гравитационно связанной со звездным остатком. Впоследствии это вещество могло собраться в совершенно новую планету.
История открытия началась ещё в 1999 году, когда космический телескоп «Хаббл» впервые исследовал этот белый карлик. Тогда астрономы обнаружили в его спектре около 100 линий, происхождение которых не могли объяснить.
Спектральные линии позволяют определять химический состав небесных объектов по особенностям их излучения. Каждый элемент оставляет характерный набор таких линий, поэтому спектр можно рассматривать как своеобразный химический отпечаток звезды.
Спустя почти три десятилетия учёные повторно изучили старые наблюдения с применением современных методов анализа. Им удалось обнаружить признаки присутствия цинка, меди и особенно необычного элемента — ниобия, содержание которого оказалось более чем в тысячу раз выше, чем на Солнце.
Именно ниобий стал ключом к разгадке.
«Когда Джейми спросил меня о ниобии в связи с этим исследованием, я был совершенно ошеломлён, поскольку до сих пор об этом элементе не сообщалось ни в одном другом исследованном белом карлике», — рассказал профессор физики Уорикского университета Борис Гензике, один из авторов работы.
По его словам, после обнаружения ниобия остальные детали начали складываться в единую картину.
Дело в том, что найденное сочетание химических элементов указывает на особый процесс образования тяжёлых элементов, происходящий внутри стареющих звёзд на стадии красного гиганта. Именно тогда в их недрах протекают ядерные реакции, создающие вещества, которые впоследствии могут быть выброшены в космос.
«Это химическая подпись, которой не должна обладать обычная планета первого поколения. Она показала нам, что новая планета представляет собой нечто иное», — объяснил астрофизик-теоретик Николас Стоун из Висконсинского университета в Мадисоне.
Чтобы разобраться в происходящем, исследователи объединили данные нескольких наземных и космических обсерваторий, включая спутник НАСА, предназначенный для поиска экзопланет методом транзитов.
Наблюдения выявили волнообразные изменения яркости белого карлика. По мнению учёных, они могут указывать на присутствие газового гиганта размером примерно с Юпитер, который совершает полный оборот вокруг звёздного остатка всего за 4,4 суток.
Предполагаемая орбита планеты расположена чрезвычайно близко к белому карлику — примерно в 25 раз ближе, чем Земля к Солнцу. На таком расстоянии мощные приливные силы могли синхронизировать вращение планеты с её орбитальным движением.
В результате одна сторона газового гиганта может постоянно смотреть на звезду, а другая — оставаться в вечной темноте.
Но самое удивительное заключается в температуре самого белого карлика.
Хотя звезда уже завершила основную стадию своей жизни, её остаток по-прежнему невероятно горячий. Эффективная температура его поверхности составляет около 35 тысяч градусов Цельсия. Белый карлик сформировался всего примерно пять миллионов лет назад и ещё не успел существенно остыть.
Такое интенсивное излучение может постепенно уничтожать находящуюся поблизости планету. По оценкам исследователей, предполагаемый газовый гигант способен терять около миллиарда килограммов вещества каждую секунду.
Улетающий материал, возможно, образует протяжённый хвост, напоминающий кометный. Часть этого вещества затем захватывается гравитацией белого карлика и оседает на его поверхности.
Получается необычный круговорот: звезда сначала создала тяжёлые элементы в собственных недрах, затем выбросила их в космос, из этого материала могла сформироваться новая планета, а теперь её вещество возвращается обратно на звёздный остаток.
Именно этот процесс способен объяснить странный химический состав белого карлика, который оставался загадкой с конца прошлого века.
Сами по себе случаи поглощения планет умирающими звёздами уже известны астрономам. Когда звёзды, подобные Солнцу, приближаются к заключительным этапам эволюции, они могут разрушать и поглощать окружающие планеты.
Следы такого разрушения иногда сохраняются в атмосферах белых карликов. Анализируя их химический состав, учёные способны определить, какие вещества входили в состав уничтоженных небесных тел.
Но система HS 0209+0832, по мнению исследователей, может представлять принципиально иной случай.
«Что удивительно в планете вокруг HS 0209+0832, так это то, что она не пришла откуда-то извне и не сохранилась со времён рождения системы», — объяснил Борис Гензике.
По его словам, всё указывает на то, что планета могла сформироваться непосредственно из материала, который её собственная звезда выбросила перед гибелью. Фактически система создала новый мир из остатков прежнего.
При этом исследователи допускают ещё один необычный эпизод в истории этого белого карлика. Возможно, раньше звезда поглотила своего звёздного компаньона, и именно это событие помогло создать условия для последующего формирования планеты-феникса.
Несмотря на столь бурную историю и нынешнюю потерю вещества, предполагаемый газовый гигант не обязательно обречён на полное уничтожение.
Ведущий автор исследования, астроном Джейми Уильямс из Уорикского университета, считает, что у планеты есть шансы пережить нынешний период интенсивного нагревания.
«Если планета второго поколения действительно существует, я думаю, что она, скорее всего, выживет», — отметил исследователь.
По его прогнозу, белый карлик со временем остынет и достигнет относительно стабильной температуры. Тогда планета сможет находиться в устойчивой зоне обитаемости на протяжении миллионов лет.
Впрочем, само существование необычного мира ещё требует подтверждения. Пока астрономы располагают косвенными признаками, включая особенности химического состава белого карлика и изменения его яркости.
Тем не менее открытие уже заставляет по-новому взглянуть на заключительные этапы жизни звёзд. Оказывается, гибель светила не обязательно означает окончательное прекращение формирования планет в его системе.
Более того, подобные процессы могут быть не уникальными. Если планеты действительно способны возникать из вещества погибших звёзд, во Вселенной могут существовать и другие миры, появившиеся спустя долгое время после рождения своих звёздных систем.
Это открывает неожиданные перспективы и для понимания будущего нашей собственной Солнечной системы.
«Обнаружение одного такого примера заставляет задуматься, сколько подобных объектов может существовать во Вселенной и сможет ли наша Солнечная система когда-нибудь обзавестись планетой второго поколения, сформировавшейся из останков Солнца», — заключил Борис Гензике.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Astronomy.
