Astronomer har opdaget en stor planet i Neptun-størrelse, der kredser rundt om en hvid dværgstjerne. Planeten er fire gange større end stjernen, og den hvide dværg ser ud til at ødelægge planeten langsomt: varmen fra den hvide dværg fordamper materiale fra planetens atmosfære og danner en kometlignende hale.
En hvid dværg er sluttilstanden for stjerner som vores sol. Når en sollignende stjerne løber tør for brændstof, ekspanderer den til en rød gigant. I denne fase kastes meget af stjernens masse ud i rummet. Efter det, der er tilbage, er en kompakt, relativt cool, hvid dværg.
En hvid dværg er for det meste en brugt styrke i stjernetegn. Det er i sin endetilstand og slukker ikke nær den samme energi, som det plejede at gøre. Men det er stadig strålende nok til at fjerne atmosfæren fra planeten. Og det er hvad der sker med stjernen i denne undersøgelse, der hedder WDJ0914 + 1914.
Den hvide dværg i denne undersøgelse var blandt 10.000, der blev undersøgt af Sloan Digital Sky Survey (SDSS.) Arbejdende med Sloan-data analyserede astronomer i Warwick lyset fra den hvide dværg. Subtile, men påviselige variationer i lys kom fra systemet, der gjorde det muligt for astronomerne at identificere de tilstedeværende elementer.
De opdagede små pigge i brint, ilt og svovl. Brintet var usædvanligt, da hvide dværge hovedsagelig består af ilt og kulstof, og ilt og svovl var aldrig set før i en situation som denne. De kiggede nærmere på med Very Large Telescope (VLT) og fandt, at formen af de tre elementer indikerede tilstedeværelsen af en gasring omkring WDJ0914 + 1914.
”Et sådant system er aldrig set før, og det var øjeblikkeligt klart for mig, at dette var en unik stjerne.”
Dr. Boris Gaensicke, University of Warwick.
Først troede forskerne, at de så en binær stjerne.
Dr. Boris Gaensicke fra University of Warwick er hovedforfatter af en af undersøgelserne. I en pressemeddelelse sagde han ”Først troede vi, at dette var en binær stjerne med en akkretionsskive dannet af masse, der flydede mellem de to stjerner. Imidlertid viser vores observationer, at det er en enkelt hvid dværg med en skive omkring den omtrent ti gange så stor som vores sol, udelukkende lavet af brint, ilt og svovl. Et sådant system er aldrig blevet set før, og det var øjeblikkeligt klart for mig, at dette var en unik stjerne. ”
Efter yderligere analyse fandt astronomerne, at den hvide dværg opsamlede ilt og svovl fra disken. De var i stand til at analysere sammensætningen af selve disken og opdagede, at den matcher de dybere lag af planeter i vores eget solsystem som Neptune og Uranus, begge isgiganter.
Selvom fusionen ophørte for længe siden, er den hvide dværg stadig ca. 28.000 celsius. Det sætter energi nok til at bombardere den usete planet og fordampe dens materiale. Holdets beregninger viser, at ca. 3000 tons materiale strippes væk på disken hvert sekund.
Dr. Gaensicke sagde: "Denne stjerne har en planet, som vi ikke kan se direkte, men fordi stjernen er så varm, fordamper den planeten, og vi opdager den atmosfære, den mister."
”Denne opdagelse er store fremskridt, fordi vi i de sidste to årtier havde voksende bevis for, at planetariske systemer overlever ind i den hvide dværgstadium.”
DR. BORIS GAENSICKE, UNIVERSITY OF WARWICK.
Ikke alle hvide dværge er så varme som denne. Det betyder, at detektering af planeter, der kredser dem med denne samme metode sandsynligvis ikke er muligt. Men der må være flere af dem. Faktisk kan der være så mange som 10 milliarder hvide dværge i Mælkevejen. Hvilken procentdel af dem er varme nok til at have planeter, der interagerer med dem som denne, er et åbent spørgsmål.
"Der kunne være mange køligere hvide dværge, der har planeter, men som mangler de høje energi-fotoner, der er nødvendige for at drive fordampning, så vi ville ikke være i stand til at finde dem med den samme metode," sagde Dr. Gaensicke. ”Imidlertid kan nogle af disse planeter muligvis detekteres ved hjælp af transitmetoden, når det store synoptiske undersøgelsesteleskop går på himlen.” (Dette teleskop kan muligvis omdøbes til Vera Rubin Survey Telescope.)
Der er et voksende bevismateriale, der viser, at planeter kan overleve i deres stjernes hvide dværgfase. Denne opdagelse lægger vægt på det bevis.
”Denne opdagelse er store fremskridt, fordi vi i løbet af de sidste to årtier havde voksende bevis for, at planetariske systemer overlever ind i den hvide dværgstadie,” sagde Dr. og forklaring af disse begivenheder kræver større planemassekropper længere ud. At have bevis for en faktisk planet, som selv var spredt i, er et vigtigt skridt. ”
Ifølge Dr. Matthias R. Schreiber, hovedforfatter af det andet papir, er systemet WDJ0914 + 1914 et glimt af fremtiden. "På en måde giver WDJ0914 + 1914 os et glimt af den meget fjerne fremtid for vores eget solsystem."
Til sidst vil vores sol dele den samme skæbne som denne hvide dværg. Det bliver en rød gigant, der ekspanderer og omslutter kviksølv, Venus og Jorden. (Måske endda mars.) Efter det, ca. 6 milliarder år fra nu, vil det være en hvid dværg. Hvis gasgiganterne og isgiganterne i vores solsystem migrerer tæt nok til stjernen, kan deres materiale blive strippet væk på en disk, ligesom WDJ0914 + 1914 gør med dens isgigant.
I et ledsagende papir påpeger astronomerne, hvad der vil ske. Vores fremtidige sol vil udsende nok fotoner med høj energi til at fjerne materiale fra Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune. Noget af denne gas kommer vej ind på disken og derefter ind i selve solen. Fremtidige astronomer, hvis der er nogen, vil være i stand til at se det på samme måde, som vi har.
Holdet kan også have utilsigtet fundet en måde at studere atmosfærerne fra exoplaneter på.
I pressemeddelelsen kommenterede Dr. Schreiber: ”Vi var lamslåede, da vi indså, at når vi observerer varme hvide dværge, ser vi potentielt underskrifter fra ekstrasolære planetatmosfærer. Selvom denne hypotese kræver yderligere bekræftelse, kan den muligvis åbne dørene mod forståelse af ekstrasolære planetatmosfærer. ”
Dette er anden gang astronomer har fundet en planet på et uventet sted. I november fandt astronomer, der brugte TESS-data, en planet, der kredsede rundt om en rød gigant. I begge disse tilfælde burde alle planeter i disse positioner være blevet ødelagt, da deres stjerner udvides til røde giganter.
Men nu, hvor to er blevet opdaget, er det sandsynligt, at der vil være flere, mange flere. I det andet papir udleder forfatterne en sats på 1 ud af 10.000 hvide dværge, der striber atmosfærerne fra planeter. Hvis der er 10 milliarder hvide dværge i Mælkevejen, ville der være 1 million af dem med planeter, der blev koldt opdaget spektroskopisk. Og det er bundet til at omforme vores forståelse af, hvordan solsystemer udvikler sig.
Astronomer ved University of Warwick i England og University of Valparaiso i USA gjorde opdagelsen. Deres forskning blev offentliggjort i to artikler. Ét papir med titlen ”Akkretion af en kæmpe planet på en hvid dværgstjerne” og blev udgivet i Nature. Det andet papir har titlen ”Cold Giant Planets Evaporated by Hot White Dwarfs” og blev offentliggjort i Astrophysical Journal Letters.
Mere:
- Pressemeddelelse: Skjult gigantisk planet afsløret omkring den lille hvide dværgstjerne
- Forskningsartikel: Koldt kæmpe planeter fordampet af varme hvide dværge
- Forskningsartikel: Tiltrædelse af en kæmpe planet på en hvid dværgstjerne
- Space Magazine: Det ser ud til at være umuligt, men på en eller anden måde overlevede denne planet sin stjerners røde gigantfase
