Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) уже доказал, что умеет заглядывать в прошлое, снимая объекты на огромных расстояниях, но благодаря новому прорыву этот мощный прибор может действовать почти как научный хрустальный шар, заглядывая в далекое будущее Солнечной системы.
JWST сделал свой прогноз, когда удалось получить редкое прямое направление на две внесолнечные планеты, или «экзопланеты», вращающиеся вокруг двух разных мертвых звезд, или «белых карликов».
Мало того, что планеты сильно напоминают газовые гиганты Солнечной системы — Юпитер и Сатурн, белые карлики также служат аналогом судьбы Солнца. Когда Солнце само превратится в белого карлика, это изменение, скорее всего, уничтожит внутренние планеты Солнечной системы — вплоть до Юпитера.
«Вокруг белых карликов было открыто очень мало планет. Что необычно в этих двух планетах-кандидатах, так это то, что они более похожи на планеты нашей внешней Солнечной системы по температуре, возрасту, массе и орбитальному расстоянию, чем все ранее обнаруженные планеты», — рассказала Сьюзан Маллали, ведущий автор исследования. «Это первый шанс увидеть, как выглядит планетарная система после гибели звезды».
Снимок нашего будущего
Кандидаты в планеты были непосредственно замечены прибором JWST в средней инфракрасной области (MIRI) во время их обращения вокруг белых карликов WD 1202-232 и WD 2105-82. Один из кандидатов в экзопланеты находится на расстоянии от своего носителя — белого карлика, которое примерно в 11,5 раз превышает расстояние между Землей и Солнцем. Другой кандидат находится дальше от своего мертвого звездного родителя, на расстоянии, примерно в 34,5 раза превышающем расстояние между нашей планетой и звездой.
Массы планет в настоящее время точно не известны, но Маллали и его коллеги предполагают, что они в 1-7 раз больше массы Юпитера, самой массивной планеты Солнечной системы.
Когда Солнце исчерпает запасы топлива для процессов ядерного синтеза, происходящих в его ядре, примерно через 5 миллиардов лет, оно превратится в красного гиганта. Однако ядерный синтез будет продолжаться в его внешних слоях. В результате внешние слои нашей звезды протянутся вплоть до Марса, поглотят Меркурий, Венеру, Землю и, возможно, саму Красную планету. В конце концов, эти внешние слои остынут, оставив после себя тлеющее звездное ядро, теперь уже белый карлик, окруженный планетарной туманностью из истощенной звездной материи.
Однако эти обнаруженные экзопланеты намекают на то, что может произойти с планетами за пределами Марса, газовыми гигантами Юпитером и Сатурном, когда Солнце умрет.
«Ожидается, что через 5 миллиардов лет наше Солнце превратится в белого карлика», — говорит Маллали. «Мы ожидаем, что после смерти звезды планеты будут смещаться наружу, на более широкие орбиты. Так что если отмотать время назад, то можно ожидать, что эти планеты-кандидаты будут иметь орбитальные расстояния, подобные Юпитеру и Сатурну».
«Если нам удастся подтвердить существование этих планет, они станут прямым доказательством того, что планеты, подобные Юпитеру и Сатурну, могут пережить смерть звезды-хозяина».
Кроме того, белые карлики, лежащие в основе этого открытия, загрязнены элементами тяжелее водорода и гелия, которые астрономы называют «металлами». Это может намекать на то, что произойдет с телами в поясе астероидов между Марсом и Юпитером после гибели Солнца.
«Мы подозреваем, что планеты-гиганты вызывают загрязнение металлами, выталкивая кометы и астероиды на поверхность звезд», — объясняет Маллали. Существование этих планет укрепляет связь между металлическим загрязнением и планетами». Поскольку от 25 до 50 % белых карликов демонстрируют подобное загрязнение, это означает, что вокруг белых карликов часто встречаются гигантские планеты».
Таким образом, любые астероиды, пережившие смерть Солнца, могут оказаться выброшенными на его труп Юпитером и Сатурном.
Двойное открытие впечатляет не только тем, что оно предсказывает будущее нашей планетарной системы, но и просто представляет собой редкое научное достижение.
Редкое прямое обнаружение экзопланет
С момента открытия первых экзопланет в середине 1990-х годов астрономы обнаружили около 5 000 миров, вращающихся вокруг звезд за пределами Солнечной системы. По данным Планетарного общества, по состоянию на апрель 2020 года только 50 из этих экзопланет были обнаружены с помощью прямых снимков.
Это связано с тем, что любой свет от планеты на таких огромных расстояниях обычно подавляется интенсивным светом родительской звезды планеты, поэтому прямое наблюдение за экзопланетой похоже на наблюдение за светлячком, сидящим на зажженной лампе маяка.
В результате экзопланеты обычно видят по тому, как они влияют на свет своей звезды: либо по провалу в световом потоке при пересечении, или «транзите», лица звезды, либо по «колебаниям», возникающим при гравитационном воздействии планеты на звезду.
«Мы получили прямое изображение этих двух экзопланет, что означает, что мы сделали их снимок и видим свет, производимый самой планетой», — сказал Маллали. «Большинство обнаруженных экзопланет были найдены с помощью транзитного метода или путем измерения движения звезды. Эти косвенные методы, как правило, позволяют находить планеты гораздо ближе к звезде. Прямая съемка позволяет находить планеты на большем расстоянии от звезды, на более широких орбитальных расстояниях».
Она объяснила, что, обнаружив эти планеты напрямую, JWST открыл возможность для дальнейшего изучения этих миров; теперь ученые могут начать исследовать такие вещи, как состав атмосфер планет, и напрямую измерить их массу и температуру.
Маллали добавила, что не все, что она и ее команда обнаружили на этих экзопланетах, было ожидаемо, и что эти странности могут изменить представление астрономов о подобных экзопланетах в целом.
Кроме того, странные особенности этих миров могут дать дразнящие подсказки в направлении давно разыскиваемых экзолунов.
Если это планеты, то удивительно, что они не такие красные в среднем инфракрасном диапазоне, как мы могли бы ожидать». Количество света, собранного JWST в области 5 и 7 микрон, ярче, чем мы могли бы ожидать для обоих кандидатов в экзопланеты, учитывая их возраст и то, насколько они ярки в области 15 микрон», — заключил Маллали. Это может поставить под сомнение наше понимание физики и химии атмосфер экзопланет».
«А может быть, это означает, что существует другой источник света, например, нагретая луна, обращающаяся вокруг планеты».
Нет комментариев