Планетні тіла – де могли існувати вода та життя – вперше спостережені в зоні життя Мертвої зірки
Кільце планетарних уламків, усіяне структурами розміром з місяць, було помічено на орбіті поблизу білий карлик Згідно з новим дослідженням, проведеним дослідниками UCL, зірка, що натякає на сусідню планету в «зоні проживання», де можуть існувати вода та життя.
Білі карлики — це тліючі вугілля зірок, які спалили все своє водневе паливо. Майже всі зірки, включаючи Сонце, з часом стануть білими карликами, але про їх планетні системи відомо дуже мало.
У дослідженні, опублікованому в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, міжнародна група дослідників виміряла світло білого карлика в Чумацький шлях відомий як WD1054–226, використовуючи дані наземних і космічних телескопів.
На свій подив, вони виявили виражені спади світла, що відповідають 65 рівномірно розташованим хмарам планетарного сміття, які обертаються навколо зірки кожні 25 годин. Дослідники прийшли до висновку, що точна закономірність транзитних структур – приглушення світла зірки кожні 23 хвилини – свідчить про те, що найближча планета утримує їх у такому точному порядку.
Провідний автор, професор Джей Фаріхі (UCL Physics & Astronomy) сказав: «Це перший раз, коли астрономи виявили будь-яке планетарне тіло в зоні проживання білого карлика.
«Структури розміром з місяць, які ми спостерігали, є неправильними та пиловими (наприклад, подібними до комети), а не твердими сферичними тілами. Їхня абсолютна регулярність, один прохід перед зіркою кожні 23 хвилини, є загадкою, яку ми зараз не можемо пояснити.
«Приголомшлива можливість полягає в тому, що ці тіла утримуються на такому рівномірно розташованих орбітах через гравітаційний вплив сусідньої планети. Без цього впливу тертя та зіткнення призвели б до розсіювання структур, втративши точну закономірність, яка спостерігається. Прецедентом цього «пастуха» є гравітаційне притягнення супутників навколо Нептун та Сатурн допомагають створювати стабільні кільцеві структури, що обертаються навколо цих планет.
«Можливість існування планети в зоні життя є захоплюючою і також несподіваною; ми цього не шукали. Однак важливо мати на увазі, що для підтвердження наявності планети необхідно більше доказів. Ми не можемо спостерігати планету безпосередньо, тому підтвердження може бути отримано шляхом порівняння комп’ютерних моделей з подальшими спостереженнями за зіркою та орбітальним сміттям».
Очікується, що ця орбіта навколо білого карлика була очищена під час фази його життя гігантської зірки, і, таким чином, будь-яка планета, на якій потенційно може бути вода, а отже, і життя, буде недавнім розвитком. Ця територія була б придатною для проживання протягом щонайменше двох мільярдів років, включаючи принаймні один мільярд років у майбутньому.
Більше 95% всіх зірок з часом стануть білими карликами. Виняток становлять найбільші зірки, які вибухають і стають або чорними дірами, або нейтронними зірками.
Професор Фаріхі додав: «Оскільки наше Сонце стане білим карликом через кілька мільярдів років, наше дослідження дає можливість зазирнути в майбутнє нашої власної сонячної системи».
Коли у зірок починає закінчуватися водень, вони розширюються і охолоджуються, перетворюючись на червоних гігантів. Сонце ввійде в цю фазу через чотири-п'ять мільярдів років, поглинаючи Меркурій, Венера, і, можливо, Земля. Після того, як зовнішній матеріал м’яко здувається і водень вичерпується, гаряче ядро зірки залишається, повільно охолоджуючись протягом мільярдів років – це фаза білого карлика зірки.
Планети, що обертаються навколо білих карликів, астрономам важко виявити, оскільки зірки набагато слабкіші, ніж зірки головної послідовності (наприклад, Сонце). Поки що астрономи знайшли лише попередні докази газового гіганта (наприклад Юпітер) обертається навколо білого карлика.
Для нового дослідження дослідники спостерігали за білим карликом WD1054–226 на відстані 117 світлових років від нас, який фіксував зміни його освітлення протягом 18 ночей за допомогою високошвидкісної камери ULTRACAM, закріпленої на ESO 3.5-метровий телескоп нової технології (NTT) в обсерваторії Ла Сілла в Чилі. Щоб краще інтерпретувати зміни у світлі, дослідники також переглянули дані NASA Транзитний супутник огляду екзопланет (TESS), що дозволило дослідникам підтвердити, що планетні структури мали 25-годинну орбіту.
Вони виявили, що світло від WD1054–226 завжди був дещо затьмарений величезними хмарами орбітального матеріалу, що проходять перед ним, що свідчить про кільце планетарного сміття, яке обертається навколо зірки.
Придатна для життя зона, яку іноді називають зоною Златовласки, — це область, де температура теоретично дозволяла б рідкій воді існувати на поверхні планети. У порівнянні з такою зіркою, як Сонце, зона проживання білого карлика буде меншою і ближче до зірки, оскільки білі карлики виділяють менше світла і, отже, тепла.
Структури, які спостерігаються на орбіті дослідження в області, яка була б охоплена зіркою, коли вона була червоним гігантом, тому, ймовірно, утворилися або з’явилися відносно недавно, а не вижили після народження зірки та її планетної системи.
Довідка: «Невпинні та складні транзити з планетезимального диска уламків» Дж. Фаріхі, Джей Джей Гермеса, Т. Р. Марша, Е. Дж. Мустілла, М. С. Вятта, Дж. А. Гідрі, Т. Г. Вілсона, С. Редфілда, П. Іск’єрдо, О. Толози, Б. Т. Генсіке, А. Аунгверойвіта, C. Kaewmanee, VS Dhillon and A Swan, 8 лютого 2022 р., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093 / mnras / stab3475
Дослідження отримало фінансування від Ради науково-технічних установ Великобританії (STFC) і залучило команду дослідників з шести країн, включаючи Бостонський університет, Університет Уорвіка, Лундський університет, Кембриджський університет, Університет Сент-Ендрюса, Уесліанський університет, Університет Ла-Лагуна, Університет Наресуана, Університет Шеффілда та Інститут астрофізики Канарських островів.
