Astronomer har oppdaget en stor planet i størrelse i Neptun som kretser rundt en hvit dvergstjerne. Planeten er fire ganger større enn stjernen, og den hvite dvergen ser ut til å ødelegge planeten sakte: varmen fra den hvite dvergen fordamper materiale fra planetens atmosfære og danner en kometlignende hale.
En hvit dverg er slutttilstanden for stjerner som vår sol. Når en sollignende stjerne går tom for drivstoff, ekspanderer den til en rød gigant. I løpet av den fasen blir mye av stjernens masse kastet ut i verdensrommet. Etter det som er igjen er en kompakt, relativt kul, hvit dverg.
En hvit dverg er for det meste en brukt styrke i stellar termer. Det er i sin endetilstand, og legger ikke i nærheten av den samme energien som det pleide å være. Men det er fremdeles strålende nok til å fjerne atmosfæren fra planeten. Og det er det som skjer med stjernen i denne studien, kalt WDJ0914 + 1914.
Den hvite dvergen i denne studien var blant 10.000 undersøkte av Sloan Digital Sky Survey (SDSS.) Arbeidet med Sloan-dataene, astronomer i Warwick analyserte lyset fra den hvite dvergen. Subtile, men detekterbare lysvariasjoner kom fra systemet som gjorde det mulig for astronomene å identifisere de tilstedeværende elementene.
De oppdaget ørsmå pigger i hydrogen, oksygen og svovel. Hydrogenet var uvanlig, siden hvite dverger hovedsakelig består av oksygen og karbon, og oksygen og svovel hadde aldri blitt sett før i en situasjon som dette. De så nærmere på Very Large Telescope (VLT) og fant ut at formen til de tre elementene indikerte tilstedeværelsen av en gassring rundt WDJ0914 + 1914.
"Et slikt system har aldri blitt sett før, og det var umiddelbart klart for meg at dette var en unik stjerne."
Dr. Boris Gaensicke, University of Warwick.
Først trodde forskerne at de så en binærstjerne.
Dr. Boris Gaensicke fra University of Warwick er hovedforfatter av en av studiene. I en pressemelding sa han “Til å begynne med trodde vi at dette var en binær stjerne med en akkresjonsskive dannet av masse som strømmet mellom de to stjernene. Våre observasjoner viser imidlertid at det er en enkel hvit dverg med en skive rundt den omtrent ti ganger så stor som solen vår, utelukkende laget av hydrogen, oksygen og svovel. Et slikt system har aldri blitt sett før, og det var umiddelbart klart for meg at dette var en unik stjerne. ”
Etter ytterligere analyse fant astronomene at den hvite dvergen hentet oksygen og svovel fra platen. De var i stand til å analysere sammensetningen av selve platen, og oppdaget at den samsvarer med de dypere lagene av planeter i vårt eget solsystem som Neptun og Uranus, begge isgiganter.
Selv om fusjon opphørte for lenge siden, er den hvite dvergen fremdeles rundt 28.000 Celsius. Det er å sette ut nok energi til å bombardere den usettede planeten, og for å fordampe materialet. Teamets beregninger viser at rundt 3000 tonn materiale blir strippet bort på platen hvert sekund.
Dr. Gaensicke sa: "Denne stjernen har en planet som vi ikke kan se direkte, men fordi stjernen er så varm, fordamper den planeten, og vi oppdager atmosfæren den mister."
"Denne oppdagelsen er stor fremgang fordi vi de siste to tiårene hadde økende bevis på at planetariske systemer overlever til den hvite dvergstadiet."
DR. BORIS GAENSICKE, UNIVERSITY OF WARWICK.
Ikke alle hvite dverger er like varme som denne. Det betyr at det å sannsynligvis ikke er mulig å oppdage planeter som går i bane rundt den med samme metode. Men det må være flere av dem. Det kan faktisk være så mange som 10 milliarder hvite dverger i Melkeveien. Hvilken prosentandel av dem er varme nok til at planeter skal samhandle med dem som denne, er et åpent spørsmål.
"Det kan være mange kjøligere, hvite dverger som har planeter, men som mangler høyenergifotonene som er nødvendige for å drive fordampning, så vi ville ikke kunne finne dem med samme metode," sa Dr. Gaensicke. "Imidlertid kan noen av disse planetene være påviselige ved bruk av transittmetoden når Large Synoptic Survey Telescope går på himmelen." (At teleskopet kan bli omdøpt til Vera Rubin Survey Telescope.)
Det er et voksende bevismateriale som viser at planeter kan overleve i stjernens hvite dvergfase. Denne oppdagelsen legger vekt på bevisene.
"Denne oppdagelsen er stor fremgang fordi vi de siste to tiårene har fått økende bevis på at planetariske systemer overlever inn i den hvite dvergstadiet," sa Dr. "Vi har sett mange asteroider, kometer og andre små planetariske gjenstander som treffer hvite dverger, og å forklare disse hendelsene krever større planemassekropper lenger ut. Å ha bevis for en faktisk planet som selv var spredt i, er et viktig skritt. ”
I følge Dr. Matthias R. Schreiber, hovedforfatter av det andre papiret, er WDJ0914 + 1914-systemet et glimt inn i fremtiden. "På en måte gir WDJ0914 + 1914 oss et innblikk i den fjerntliggende fremtiden for vårt eget solsystem."
Etter hvert vil vår sol dele den samme skjebnen som denne hvite dvergen. Det vil bli en rød gigant, utvide og omslutte kvikksølv, Venus og jorden. (Kanskje til og med mars.) Etter det, omtrent 6 milliarder år fra nå, vil det være en hvit dverg. Hvis gassgigantene og isgigantene i solsystemet vårt vandrer nær nok til stjernen, kan materialet deres bli strippet bort på en plate akkurat som WDJ0914 + 1914 gjør med isgiganten.
I en ledsageroppgave påpeker astronomene hva som vil skje. Den fremtidige solen vår vil avgi nok høye energifotoner til å fjerne materiale fra Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune. Noe av den gassen vil komme seg inn på platen, og deretter inn i selve solen. Fremtidige astronomer, hvis det er noen, vil kunne se det på samme måte som vi har.
Teamet kan også ha utilsiktet funnet en måte å studere atmosfærene til eksoplaneter på.
I pressemeldingen kommenterte Dr. Schreiber: “Vi var lamslåtte da vi innså at når vi observerer varme, hvite dverger, ser vi potensielt signaturer fra ekstrasolære planetatmosfærer. Selv om denne hypotesen trenger ytterligere bekreftelse, kan den faktisk åpne dørene for å forstå ekstrasolære planetstemninger. "
Dette er andre gang astronomer har funnet en planet på et uventet sted. I november fant astronomer som bruker TESS-data en planet i bane rundt en rød gigant. I begge disse tilfellene skal alle planeter i disse posisjonene ha blitt ødelagt da stjernene deres utvidet til røde kjemper.
Men nå som to er oppdaget, er det sannsynlig at det vil være flere, mange flere. I den andre artikkelen konkluderer forfatterne med en rate på 1 av 10.000 hvite dverger som striper atmosfærene fra planeter. Hvis det er 10 milliarder hvite dverger i Melkeveien, ville det være 1 million av dem med planeter som blir oppdaget spektroskopisk. Og det er bundet til å omforme vår forståelse av hvordan solsystemer utvikler seg.
Astronomer ved University of Warwick i Storbritannia og University of Valparaiso i USA gjorde funnet. Forskningen deres ble publisert i to artikler. Det ene papiret har tittelen “Akkresjon av en gigantisk planet på en hvit dvergstjerne” og ble utgitt i Nature. Det andre papiret har tittelen “Cold Giant Planets Evaporated by Hot White Dwarfs” og ble publisert i Astrophysical Journal Letters.
Mer:
- Pressemelding: Skjult gigantisk planet avslørt rundt ørsmå hvite dvergstjerner
- Forskningsdokument: Cold Giant Planets Evaporated by Hot White Dwarfs
- Forskningsartikkel: Akkresjon av en gigantisk planet på en hvit dvergstjerne
- Space Magazine: Det virker umulig, men på en eller annen måte overlevde denne planeten sin stjerners røde kjempefase
