Планеты-гиганты вокруг белого карлика: будущее Солнечной системы

Исследователи обнаружили гигантскую планету, вращающуюся вокруг белого карлика. Эта планетарная система, похожая на судьбу, ожидающую нашу Солнечную систему после угасания Солнца, демонстрирует, что планеты могут пережить взрывную фазу красного гиганта звезды-хозяина.

Используя телескоп в обсерватории Кека на Гавайях, исследователи обнаружили первую планетную систему, которая напоминает то, во что превратится наша Солнечная система после того, как Солнце погаснет. Фактически, примерно через пять миллиардов лет Солнце достигнет конца своей жизни: оно перестанет сжигать топливо при внутри, и он погаснет, превратившись в белого карлика.

Наблюдаемая планетарная система состоит из гигантской планеты с орбитой, очень похожей на орбиту Юпитера, вращающейся вокруг белого карлика вблизи центра Млечного Пути.

Техника гравитационных микролинз

Исследователи обнаружили экзопланету с помощью метода гравитационного микролинзирования. Это явление происходит, когда близкая к Земле звезда выравнивается со звездой, расположенной дальше. Гравитация звезды на переднем плане действует как линза и усиливает свет от звезды на заднем плане. Если на орбите близлежащей звезды находится планета, то, проходя мимо, она на мгновение исказит свет, усиленный эффектом линзирования. Измеряя это изменение интенсивности излучения, можно установить присутствие планеты и, возможно, рассчитать ее расстояние и другие характеристики.

После обнаружения планеты команда занялась поиском ее звезды-хозяина. Вопреки ожиданиям, они обнаружили, что звезда светит очень слабым светом, слишком слабым, чтобы быть обычной звездой в середине своей жизни (фаза главной последовательности). Полученные данные позволили предположить, что звезда может быть коричневым карликом - космическим объектом, который не является ни звездой, ни планетой.

Комбинация из:

• Система адаптивной оптики телескопа на обсерватории Кека,
• Камера ближнего инфракрасного диапазона NIRC2

позволило получить изображения с высоким разрешением в ближней инфракрасной области. Они показали, что звезда-хозяин гигантской экзопланеты, обнаруженной командой, на самом деле является белым карликом. Ее масса составляет около 0,6 солнечных масс, а экзопланета, пережившая ее вымирание, является газовым гигантом, примерно на 40% массивнее Юпитера. Одним словом, планетарная система, которая может напоминать то, что станет нашей Солнечной системой.

Стадия белого карлика Солнца

Белый карлик - это стадия эволюции звезды размером с наше Солнце, во время которой она постепенно угасает и остывает после завершения реакций ядерного синтеза. Это коллапсировавшая звезда, гораздо меньшая, чем была изначально. Она состоит из горячего, очень плотного ядра, размером примерно с Землю и массой, равной половине массы современного Солнца.

У белых карликов больше нет ядерного топлива, чтобы светить. Это небольшие, компактные небесные объекты с очень слабой светимостью, поэтому их трудно наблюдать.

Наше Солнце закончит сжигать водород внутри себя и начнет сжигать гелий, но оно не сможет продолжить звездную эволюцию, потому что ее начальная масса слишком мала. Поэтому, когда гравитация, давление и энергия, высвобождаемая при ядерном синтезе, перестанут быть равновесными, она раздуется, а затем разрушится сама на себя, образовав белый карлик.

Планеты-гиганты Солнечной системы могут выжить

"Это свидетельство подтверждает, что планеты, вращающиеся на достаточно большом расстоянии, могут продолжать существовать после смерти своей звезды", — говорит Джошуа Блэкман. Постдокторант Университета Тасмании в Австралии, он является ведущим автором исследования, опубликованного в журнале Nature.

Поскольку эта система аналогична нашей Солнечной системе, это позволяет предположить, что Юпитер и Сатурн могли пережить фазу красного гиганта Солнца.

Соавтор исследования Дэвид Беннетт, исследователь из Университета Мэриленда и Центра космических полетов НАСА имени Годдарда, говорит:

Будущее Земли может быть не таким радужным, потому что она гораздо ближе к Солнцу. Если бы человечество захотело переселиться на луну Юпитера или Сатурна до того, как Солнце поджарит Землю во время фазы красного сверхгиганта, мы бы все еще вращались вокруг Солнца. Хотя мы не могли полагаться на тепло Солнца, потому что оно превратилось бы в белого карлика.

Солнечная система и самоуничтожение Солнца

Исследования этой конкретной планетарной системы, являющейся наглядным примером того, как, по нашим прогнозам, будет развиваться Солнечная система после гибели Солнца, привели к другим интересным выводам. Например, исследователи исключают возможность нейтронной звезды или черной дыры в качестве хозяина этой системы и могут с уверенностью подтвердить, что газовый гигант вращается вокруг белого карлика. "Это дает представление о том, как будет выглядеть наша Солнечная система после исчезновения Земли, вызванного катастрофическим исчезновением Солнца".

Исследовательская группа планирует включить в это открытие статистические модели, чтобы выяснить, сколько еще белых карликов имеют неповрежденные планеты, пережившие свое вымирание.