Planetární tělesa – kde by mohla existovat voda a život – poprvé pozorována v obyvatelné zóně Mrtvé hvězdy
Byl pozorován prstenec planetárních trosek posetý strukturami o velikosti měsíce, který obíhá blízko a bílý trpaslík hvězda, která naznačuje blízkou planetu v „obyvatelné zóně“, kde by mohla existovat voda a život, podle nové studie vedené výzkumníky UCL.
Bílí trpaslíci jsou žhnoucí uhlíky hvězd, které spálily veškeré jejich vodíkové palivo. Téměř všechny hvězdy, včetně Slunce, se nakonec stanou bílými trpaslíky, ale o jejich planetárních systémech je známo jen velmi málo.
Ve studii zveřejněné v Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti, mezinárodní tým výzkumníků měřil světlo z bílého trpaslíka v mléčná dráha známý jako WD1054–226, využívající data z pozemských a vesmírných dalekohledů.
Ke svému překvapení našli výrazné poklesy světla odpovídající 65 rovnoměrně rozmístěným mračnům planetárního odpadu obíhajících kolem hvězdy každých 25 hodin. Výzkumníci došli k závěru, že přesná pravidelnost tranzitujících struktur – stmívání světla hvězdy každých 23 minut – naznačuje, že jsou v tak přesném uspořádání udržovány blízkou planetou.
Vedoucí autor profesor Jay Farihi (UCL Physics & Astronomy) řekl: „Je to poprvé, co astronomové objevili jakýkoli druh planetárního tělesa v obyvatelné zóně bílého trpaslíka.
"Struktury velikosti měsíce, které jsme pozorovali, jsou nepravidelné a prašné (např. podobné kometě) spíše než pevná, kulovitá tělesa. Jejich naprostá pravidelnost, jeden průchod před hvězdou každých 23 minut, je záhadou, kterou v současné době nedokážeme vysvětlit.
"Vzrušující možností je, že tato tělesa jsou udržována na tak rovnoměrně rozmístěném orbitálním vzoru kvůli gravitačnímu vlivu blízké planety." Bez tohoto vlivu by tření a srážky způsobily rozptýlení struktur a ztrátu přesné pravidelnosti, kterou pozorujeme. Precedensem pro toto „pasení“ je způsob gravitační síly měsíců kolem Neptun a Saturn pomoci vytvořit stabilní prstencové struktury obíhající tyto planety.
„Možnost planety v obyvatelné zóně je vzrušující a také neočekávaná; tohle jsme nehledali. Je však důležité mít na paměti, že k potvrzení přítomnosti planety je zapotřebí více důkazů. Planetu nemůžeme pozorovat přímo, takže potvrzení může přijít porovnáním počítačových modelů s dalšími pozorováními hvězdy a obíhajících trosek.“
Očekává se, že tato oběžná dráha kolem bílého trpaslíka byla vyčištěna během fáze života obří hvězdy, a proto by každá planeta, která může potenciálně hostit vodu, a tím i život, byla nedávným vývojem. Oblast by byla obyvatelná po dobu nejméně dvou miliard let, včetně nejméně jedné miliardy let do budoucna.
Více než 95 % všech hvězd se nakonec stane bílými trpaslíky. Výjimkou jsou největší hvězdy, které explodují a stanou se buď černými dírami, nebo neutronovými hvězdami.
Profesor Farihi dodal: "Protože se naše Slunce za několik miliard let stane bílým trpaslíkem, naše studie poskytuje pohled do budoucnosti naší vlastní sluneční soustavy."
Když hvězdám začne docházet vodík, rozpínají se a ochlazují, stávají se červenými obry. Slunce vstoupí do této fáze za čtyři až pět miliard let a spolkne Merkur, Venušea možná i Země. Jakmile se vnější materiál jemně odfoukne a vodík se vyčerpá, horké jádro hvězdy zůstane, pomalu se ochlazuje po miliardy let – to je fáze bílého trpaslíka hvězdy.
Planety obíhající kolem bílých trpaslíků jsou pro astronomy obtížné detekovat, protože hvězdy jsou mnohem slabší než hvězdy hlavní posloupnosti (jako Slunce). Astronomové zatím našli pouze předběžný důkaz plynného obra (např Jupiter) obíhající kolem bílého trpaslíka.
Pro novou studii výzkumníci pozorovali WD1054–226, bílého trpaslíka vzdáleného 117 světelných let, zaznamenávajícího změny světla během 18 nocí pomocí vysokorychlostní kamery ULTRACAM připevněné na ESO 3.5 m dalekohled nové technologie (NTT) na observatoři La Silla v Chile. Aby bylo možné lépe interpretovat změny ve světle, vědci se také podívali na data z NASA Satelit pro průzkum tranzitujících exoplanet (TESS), což výzkumníkům umožnilo potvrdit, že planetární struktury měly 25hodinovou oběžnou dráhu.
Zjistili, že světlo z WD1054–226 bylo vždy poněkud zakryto obrovskými mračny obíhajícího materiálu procházejícího před ním, což naznačuje, že kolem hvězdy obíhá prstenec planetárních trosek.
Obyvatelná zóna, někdy nazývaná zóna Zlatovláska, je oblast, kde by teplota teoreticky umožnila existenci kapalné vody na povrchu planety. Ve srovnání s hvězdou, jako je Slunce, bude obyvatelná zóna bílého trpaslíka menší a blíže ke hvězdě, protože bílí trpaslíci vydávají méně světla a tím i tepla.
Struktury pozorované ve studii obíhají v oblasti, která by byla obalena hvězdou, když byla červeným obrem, takže se pravděpodobně vytvořily nebo dorazily relativně nedávno, spíše než přežily od zrození hvězdy a jejího planetárního systému.
Reference: „Neúnavné a složité tranzity z disku planetesimálních trosek“ od J Farihi, JJ Hermes, TR Marsh, AJ Mustill, MC Wyatt, JA Guidry, TG Wilson, S Redfield, P Izquierdo, O Toloza, BT Gänsicke, A Aungwerojwit, C Kaewmanee, VS Dhillon a A Swan, 8. února 2022, Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti.
DOI: 10.1093 / mnras / stab3475
Studie získala finanční prostředky od britské Rady pro vědecké a technologické zařízení (STFC) a podílel se na ní tým výzkumníků ze šesti zemí, včetně Bostonské univerzity, Univerzita v Warwicku, Lund University, University of Cambridge, University of St Andrews, Wesleyan University, University of La Laguna, Naresuan University, University of Sheffield a Instituto de Astrofísica de Canarias.
