Планетарные тела – где могла существовать вода и жизнь – впервые обнаружены в обитаемой зоне Мертвой звезды
Кольцо планетарных обломков, усеянных структурами размером с Луну, было замечено на орбите вблизи белый Гном звезда, намекающая на близлежащую планету в «обитаемой зоне», где могут существовать вода и жизнь, согласно новому исследованию, проведенному исследователями UCL.
Белые карлики — это тлеющие угли звезд, которые сожгли все свое водородное топливо. Почти все звезды, включая Солнце, со временем станут белыми карликами, но об их планетных системах известно очень мало.
В исследовании, опубликованном в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического обществаМеждународная группа исследователей измерила свет от белого карлика в Млечный Путь известный как WD1054–226, используя данные наземных и космических телескопов.
К своему 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 удерживаются в таком точном расположении соседней планетой.
Ведущий автор профессор Джей Фарихи (UCL Physics & Astronomy) сказал: «Астрономы впервые обнаружили какое-либо планетарное тело в обитаемой зоне белого карлика.
«Обнаруженные нами структуры размером с Луну являются неправильными и пыльными (например, кометоподобными), а не твердыми сферическими телами. Их абсолютная регулярность, один пролет перед звездой каждые 23 минуты, является загадкой, которую мы пока не можем объяснить.
«Интересная возможность заключается в том, что эти тела удерживаются на такой равномерной орбитальной схеме из-за гравитационного влияния соседней планеты. Без этого влияния трение и столкновения привели бы к тому, что структуры рассредоточились бы, потеряв наблюдаемую точную регулярность. Прецедентом для этого «пастырства» является то, как гравитационное притяжение лун вокруг Neptune и Сатурн помогают создавать стабильные кольцевые структуры, вращающиеся вокруг этих планет.
«Возможность наличия планеты в обитаемой зоне волнует и также неожиданна; мы не искали этого. Однако важно иметь в виду, что для подтверждения присутствия планеты необходимо больше доказательств. Мы не можем наблюдать за планетой напрямую, поэтому подтверждение может быть получено путем сравнения компьютерных моделей с дальнейшими наблюдениями за звездой и орбитальным мусором».
Ожидается, что эта орбита вокруг белого карлика была очищена во время гигантской звездной фазы его жизни, и, таким образом, любая планета, которая потенциально может содержать воду и, следовательно, жизнь, будет недавним развитием. Этот район будет пригоден для жизни в течение по крайней мере двух миллиардов лет, включая по крайней мере один миллиард лет в будущем.
Более 95% всех звезд со временем станут белыми карликами. Исключения составляют самые большие звезды, которые взрываются и становятся либо черными дырами, либо нейтронными звездами.
Профессор Фарихи добавил: «Поскольку наше Солнце через несколько миллиардов лет станет белым карликом, наше исследование позволяет заглянуть в будущее нашей Солнечной системы».
Когда у звезд заканчивается водород, они расширяются и охлаждаются, становясь красными гигантами. Солнце войдет в эту фазу через четыре-пять миллиардов лет, поглотив Меркурий, Venusи, возможно, Земля. После того, как внешнее вещество мягко унесено ветром, а водород исчерпан, остается горячее ядро звезды, которое медленно остывает в течение миллиардов лет — это фаза белого карлика звезды.
Астрономам сложно обнаружить планеты, вращающиеся вокруг белых карликов, потому что звезды намного слабее, чем звезды главной последовательности (например, Солнце). До сих пор астрономы нашли только предварительные доказательства существования газового гиганта (например, Юпитер) вокруг белого карлика.
В рамках нового исследования исследователи наблюдали за белым карликом WD1054–226, находящимся на расстоянии 117 световых лет, и записывали изменения его света в течение 18 ночей с помощью высокоскоростной камеры ULTRACAM, закрепленной на ESO 3.5-метровый телескоп новой технологии (NTT) в обсерватории Ла Силья в Чили. Чтобы лучше интерпретировать изменения света, исследователи также изучили данные НАСА Транзитный спутник для исследования экзопланет (TESS), что позволило исследователям подтвердить, что планетарные структуры имели 25-часовую орбиту.
Они обнаружили, что свет от WD1054–226 всегда был несколько затенен огромными облаками орбитального материала, проходящего перед ним, что предполагает кольцо планетарных обломков, вращающихся вокруг звезды.
Пригодная для жизни зона, иногда называемая зоной Златовласки, — это область, температура которой теоретически позволяет существовать жидкой воде на поверхности планеты. По сравнению со звездой, подобной Солнцу, обитаемая зона белого карлика будет меньше и ближе к звезде, поскольку белые карлики излучают меньше света и, следовательно, тепла.
Структуры, наблюдаемые на исследовательской орбите в области, которая должна была быть окружена звездой, когда она была красным гигантом, поэтому, вероятно, сформировались или прибыли относительно недавно, а не сохранились с момента рождения звезды и ее планетной системы.
Ссылка: «Беспощадные и сложные переходы от планетезимального обломочного диска» Дж. Фарихи, Дж. Дж. Гермеса, Т. Р. Марша, А. Дж. Мастилла, М. С. Вятта, Дж. А. Гидри, Т. Г. Уилсона, С. Редфилда, П. Искьердо, О. Толозы, Б. Т. Ганзике, А. Аунгверойвит, C Kaewmanee, VS Dhillon и A Swan, 8 февраля 2022 г., Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
DOI: 10.1093 / mnras / stab3475
Исследование получило финансирование от Совета по научно-техническим средствам Великобритании (STFC) и привлекло группу исследователей из шести стран, включая Бостонский университет, Университет Уорвик, Лундский университет, Кембриджский университет, Сент-Эндрюсский университет, Уэслианский университет, Университет Ла-Лагуна, Наресуанский университет, Шеффилдский университет и Канарский институт астрофизики.
