Планета-феникс: астрономы впервые обнаружили мир, рождённый из пепла умирающей звезды
Астрономы обнаружили никогда ранее не виданный тип «планеты-феникса», восстающей из пепла умирающего чужого солнца. Это открытие, которое учёные называют «совершенно неожиданным», даёт надежду, что больше таких возрождённых миров может скрываться по всему космосу — и может предложить взгляд на судьбу нашей собственной Солнечной системы.
Безымянная экзопланета была обнаружена обращающейся вокруг белого карлика HS 0209+0832, расположенного примерно в 270 световых годах от Земли. Белые карлики — это звёздные остатки, иногда называемые «звёздами-зомби», которые формируются из остатков массивных красных гигантов, исчерпавших топливо, прежде чем в конечном итоге сжаться в сморщенные оболочки. HS 0209+0832 — особенно молодой белый карлик, всё ещё горящий при температуре около 63 000 градусов по Фаренгейту (35 000 градусов по Цельсию), что предполагает, что он совершил этот переход в течение последних нескольких миллионов лет.
Учёные ранее обнаружили некоторые удивительные тяжёлые элементы в видимом спектре HS 0209+0832, который был впервые получен космическим телескопом Хаббл в конце 1990-х годов. Эти элементы — включая алюминий, титан и никель — обычно не встречаются внутри белых карликов, поэтому их присутствие предполагало, что происходит что-то необычное. Но до сих пор не было достаточно данных, чтобы выяснить, что именно.
В новом исследовании, опубликованном 5 октября в журнале Nature Astronomy, исследователи более внимательно изучили HS 0209+0832. Используя некоторые обновлённые инструменты Хаббла и данные других обсерваторий, команда получила более детальный спектр звёздного зомби. Это выявило высокую концентрацию дополнительных тяжёлых элементов, включая цинк и медь, а также ниобий, который никогда ранее не наблюдался в белом карлике.
Исследователи считают, что эти неуместные элементы были созданы во время предсмертных судорог бывшего красного гиганта и позже соединились в «планету второго поколения» вокруг новообразованного белого карлика. Они подозревают, что атмосфера этой гипотетической планеты сдирается звёздными ветрами белого карлика, заставляя редкие элементы падать обратно на звезду-зомби.
Последующие наблюдения затем выявили повторяющееся падение яркости HS 0209+0832, предполагающее, что экзопланета неоднократно проходит перед неживой звездой. Основываясь на орбите чужого мира, которая длится примерно 4,4 земных дня, и продолжительности его транзитов перед звездой, команда предсказала, что планета примерно размером с Юпитер. (Её близость к белому карлику также поддерживает гипотезу о том, что её атмосфера сдирается.)
«Планеты второго поколения — это миры, которые формируются из материала, который звезда выбрасывает при своей смерти», — сказал в заявлении первый автор исследования Джейми Уильямс, докторант по астрономии и астрофизике в Уорикском университете в Великобритании. «Они невероятно редки, и найти одну вокруг белого карлика было совершенно неожиданно. Это немного похоже на находку планеты, которая восстала из пепла самой звезды, вокруг которой она когда-то вращалась».
«Совершенно неожиданно»
Это не первый раз, когда астрономы обнаружили экзопланету вокруг белого карлика. Например, в 2019 году некоторые из авторов нового исследования ранее обнаружили чужой мир вокруг белого карлика WDJ0914+1914. Однако в том случае они были уверены, что это мир первого поколения, который каким-то образом пережил огненный конец своей звезды. Но тяжёлые элементы, которые, по-видимому, падают на HS 0209+0832, — и относительная нехватка других элементов, распространённых в планетах первого поколения, таких как кремний и железо, — предполагают, что это не то, что произошло с этим недавно обнаруженным миром.
«Эта картина элементов — верный признак «s-процесса», ядерной реакции, которая строит тяжёлые элементы внутри умирающих звёзд во время их раздутой фазы красного гиганта», — сказал в заявлении соавтор исследования Николас Стоун, астроном из Висконсинского университета в Мадисоне. «Это химическая сигнатура, которую не должна нести обычная планета «первого поколения», что сказало нам, что эта новая планета — нечто иное». Вместо этого недавно обнаруженная экзопланета, вероятно, сформировалась непосредственно из материала, который был выброшен умирающим красным гигантом после того, как он расширился и прежде чем он сколлапсировал. Подобные планеты-фениксы были обнаружены рядом с другими звёздными остатками, такими как пульсары, которые образуются, когда звёзды взрываются как сверхновые. Однако до сих пор такие миры никогда не наблюдались вокруг белого карлика.
Восстание из пепла
«Что замечательно в планете вокруг HS 0209+0832, так это то, что это не планета откуда-то ещё и не выживший член системы с момента её рождения; похоже, она была построена из самого материала, который её собственная звезда выбросила при своей смерти», — сказал в заявлении соавтор исследования Борис Генсике, астрофизик из Уорикского университета, который также помог обнаружить экзопланету вокруг WDJ0914+1914 в 2019 году. «В каком-то смысле эта система дала жизнь новому миру, используя основы старого».
HS 0209+0832, возможно, когда-то имела другие экзопланеты, когда была красным гигантом. Но если они существовали, эти чужие миры, вероятно, погибли в пламени, когда умирающая звезда раздулась, — подобно тому, что, по мнению экспертов, произойдёт с Землёй, когда Солнце исчерпает топливо и превратится в красный гигант примерно через 5 миллиардов лет. Как только Солнце закончит раздуваться, оно тоже превратится в белый карлик. Новое открытие намекает, что наша звезда также может hosting совершенно новые миры после своего превращения, создавая своего рода Солнечную систему 2.0.
«Находка этого одного примера поднимает вопрос о том, сколько ещё может быть там и может ли наша собственная Солнечная система hosting планету второго поколения, сформированную из пепла нашего Солнца», — сказал Генсике.
Однако требуется больше работы, чтобы выяснить, как именно сформировалась новообретённая экзопланета и, как следствие, насколько вероятен этот сценарий. Исследователи подозревают, что мог потребоваться другой объект, такой как потерянный звёздный собрат, чтобы создать новый мир. «Формирование протопланетного диска в этой ситуации непросто, и это помогает объяснить, почему эти планеты так редки», — сказал Уильямс. «Чтобы сформировать диск из материала, необходимого для рождения планеты, HS 0209+0832, вероятно, потребовалась звезда-компаньон, которая притянула выброшенный материал обратно на орбиту, вместо того чтобы позволить ему улетучиться».
Открытие планеты-феникса открывает новую главу в изучении эволюции звёзд и планет. Оно показывает, что даже после смерти звезды могут рождаться новые миры — из материала, который когда-то был частью самой звезды.
Для астрономов это означает необходимость пересмотра моделей формирования планет. Если планеты могут формироваться из выброшенного материала умирающих звёзд, то их может быть гораздо больше, чем считалось ранее. Это также поднимает вопросы о том, какие условия необходимы для такого формирования и как часто оно происходит.
Для человечества это открытие имеет особое значение. Оно даёт представление о том, что может произойти с нашей Солнечной системой через миллиарды лет. Когда Солнце станет красным гигантом, оно поглотит Меркурий, Венеру и, возможно, Землю. Но после того как оно превратится в белый карлик, из его остатков могут сформироваться новые планеты. Возможно, через 5 миллиардов лет на месте нашей Солнечной системы возникнет новая — Солнечная система 2.0.
Конечно, это лишь гипотеза. Но она напоминает нам, что Вселенная полна неожиданностей, и что даже смерть звезды может стать началом новой жизни.
Источники: Nature Astronomy, NASA, ESA, Уорикский университет, Висконсинский университет в Мадисоне, космический телескоп Хаббл, Williams et al. (2026).
