Планетарные тела впервые наблюдаются в «зоне Златовласки» мертвой звезды

В исследовании, опубликованном в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, Международная группа исследователей измерила свет от белого карлика в Млечном Пути, известного как WD1054-226, используя данные наземных и космических телескопов.

К их удивлению, они обнаружили выраженные провалы в свете, соответствующие 65 равномерно расположенным облакам планетарного мусора, вращающимся вокруг звезды каждые 25 часов. Исследователи пришли к выводу, что точная регулярность транзитных структур — затемнение света звезды каждые 23 минуты — предполагает, что они поддерживаются в таком точном расположении соседней планетой.

Ведущий автор профессор Джей Фарихи (UCL Physics & Astronomy) сказал: «Это первый раз, когда астрономы обнаружили какое-либо планетарное тело в обитаемой зоне белого карлика.

«Структуры размером с Луну, которые мы наблюдали, являются нерегулярными и пыльными (например, кометоподобными), а не твердыми сферическими телами.  Их абсолютная регулярность, одна проходящая перед звездой каждые 23 минуты, является загадкой, которую мы в настоящее время не можем объяснить.

«Захватывающая возможность заключается в том, что эти тела удерживаются в таком равномерно расположенном орбитальном паттерне из-за гравитационного влияния соседней планеты. Без этого влияния трение и столкновения заставили бы структуры рассеяться, потеряв точную регулярность, которая наблюдается.  Прецедентом для этого «пастырства» является то, как гравитационное притяжение лун вокруг Нептуна и Сатурна помогает создавать стабильные кольцевые структуры, вращающиеся вокруг этих планет.

«Возможность планеты в обитаемой зоне захватывающая, а также неожиданная; мы не искали этого.  Тем не менее, важно иметь в виду, что для подтверждения присутствия планеты необходимо больше доказательств. Мы не можем наблюдать планету напрямую, поэтому подтверждение может прийти путем сравнения компьютерных моделей с дальнейшими наблюдениями звезды и орбитального мусора».

Ожидается, что эта орбита вокруг белого карлика была очищена во время фазы гигантской звезды его жизни, и, таким образом, любая планета, которая потенциально может содержать воду и, следовательно, жизнь, будет недавним событием.  Область будет пригодна для жизни в течение как минимум двух миллиардов лет, в том числе, по крайней мере, одного миллиарда лет в будущем.

Более 95% всех звезд в конечном итоге станут белыми карликами. Исключение составляют самые крупные звезды, которые взрываются и становятся либо черными дырами, либо нейтронными звездами.

Профессор Фарихи добавил: «Поскольку наше Солнце станет белым карликом через несколько миллиардов лет, наше исследование дает представление о будущем нашей собственной Солнечной системы».

Когда у звезд начинает заканчиваться водород, они расширяются и охлаждаются, становясь красными гигантами. Солнце войдет в эту фазу через четыре-пять миллиардов лет, поглотив Меркурий, Венеру и, возможно, Землю. Как только внешний материал мягко сдувается и водород истощается, горячее ядро звезды остается, медленно охлаждаясь в течение миллиардов лет — это фаза белого карлика звезды.

Планеты, вращающиеся вокруг белых карликов, сложно обнаружить астрономам, потому что звезды намного слабее, чем звезды главной последовательности (например, Солнце). До сих пор астрономы нашли только предварительные доказательства того, что газовый гигант (например, Юпитер) вращается вокруг белого карлика.

Для нового исследования ученые наблюдали WD1054-226, белый карлик на расстоянии 117 световых лет от нас, регистрируя изменения в своем свете в течение 18 ночей с помощью высокоскоростной камеры ULTRACAM, закрепленной на 3,5-метровом телескопе ESO New Technology Telescope (NTT) в обсерватории Ла Силья в Чили. Чтобы лучше интерпретировать изменения в свете, исследователи также изучили данные со спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), который позволил исследователям подтвердить, что планетарные структуры имеют 25-часовую орбиту.

Они обнаружили, что свет от WD1054–226 всегда был чем-то вроде obs.излечивается огромными облаками орбитального материала, проходящими перед ним, предполагая кольцо планетарного мусора, вращающегося вокруг звезды.

Обитаемая зона, иногда называемая зоной Златовласки, — это область, где температура теоретически позволила бы жидкой воде существовать на поверхности планеты.  По сравнению со звездой, подобной Солнцу, обитаемая зона белого карлика будет меньше и ближе к звезде, поскольку белые карлики выделяют меньше света и, следовательно, тепла.

Структуры, наблюдаемые в исследовании, вращаются в области, которая была бы окутана звездой, пока она была красным гигантом, поэтому, вероятно, сформировались или прибыли относительно недавно, а не выжили от рождения звезды и ее планетарной системы.