Хрустальный шар в будущее нашей солнечной системы

Исследователи обнаружили систему с помощью обсерватории Кека на острове Маунакея на Гавайях; он состоит из планеты, подобной Юпитеру, с орбитой, подобной Юпитеру, вращающейся вокруг белого карлика, расположенного недалеко от центра нашей галактики Млечный Путь.

Художник изображает недавно обнаруженную юпитероподобную экзопланету, вращающуюся вокруг белого карлика или мертвой звезды. Эта система является доказательством того, что планеты могут пережить взрывную фазу красного гиганта своей звезды, и является самой первой подтвержденной планетной системой, которая служит аналогом судьбы Солнца и Юпитера в нашей солнечной системе. Фото: Обсерватория Кека / Адам Макаренко

«Это свидетельство подтверждает, что планеты, вращающиеся на достаточно большом расстоянии, могут продолжать существовать после смерти своей звезды», — говорит Джошуа Блэкман, астрономический исследователь из Университета Тасмании в Австралии и ведущий автор исследования. «Учитывая, что эта система является аналогом нашей собственной Солнечной системы, это предполагает, что Юпитер и Сатурн могут пережить фазу красного гиганта Солнца, когда у него закончится ядерное топливо и он самоуничтожится».

Исследование опубликовано в сегодняшнем номере журнала. Природа.

«Будущее Земли может быть не таким радужным, потому что она намного ближе к Солнцу», — говорит соавтор Дэвид Беннет, старший научный сотрудник Университета Мэриленда и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. «Если бы человечество захотело переместиться на спутник Юпитера или Сатурна до того, как Солнце поджарило бы Землю во время ее красной сверхгигантской фазы, мы бы все равно остались на орбите вокруг Солнца, хотя мы не смогли бы полагаться на тепло от Солнца, поскольку белый карлик очень долго ».

Художественный рендеринг умирающей звезды с вращающейся планетой. Звезда находится в фазе красного гиганта, когда сжигает остатки своего ядерного топлива, прежде чем схлопнуться на себя и сформировать меньший, более тусклый белый карлик. Фото: Обсерватория Кека / Адам Макаренко

Белый карлик — это то, чем становятся звезды главной последовательности, подобные нашему Солнцу, после смерти. На последних стадиях звездного жизненного цикла звезда сжигает весь водород в своем ядре и раздувается, превращаясь в красную гигантскую звезду. Затем он коллапсирует в себя, сжимаясь в белый карлик, где все, что остается, — это горячее плотное ядро, обычно размером с Землю и вдвое меньшее по массе, чем Солнце. Поскольку эти компактные звездные трупы малы и больше не имеют ядерного топлива для яркого излучения, белые карлики очень тусклые и их трудно обнаружить.

Изображения с высоким разрешением в ближнем инфракрасном диапазоне, полученные с помощью системы адаптивной оптики для лазерных гидов обсерватории Кека в сочетании с камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRC2), показывают, что недавно обнаруженный белый карлик составляет около 60 процентов массы Солнца, а его экзопланета, оставшаяся в живых, представляет собой гигантский газ. мир, который примерно на 40 процентов массивнее Юпитера.

Команда обнаружила планету, используя технику, называемую гравитационным микролинзированием, которое происходит, когда звезда, близкая к Земле, на мгновение выравнивается с более далекой звездой. Это создает явление, при котором сила тяжести звезды на переднем плане действует как линза и увеличивает свет звезды на заднем плане. Если есть планета, вращающаяся вокруг более близкой звезды, она временно искажает увеличенный свет, когда планета пролетает мимо.

Как ни странно, когда команда попыталась найти звезду-хозяин планеты, они неожиданно обнаружили, что свет звезды не был достаточно ярким, чтобы быть обычной звездой главной последовательности. Эти данные также исключают возможность присутствия коричневого карлика в качестве хозяина.

Художественная визуализация Юпитера и его белого карлика-хозяина. Если люди доживут до смерти Солнца, они теоретически могут переместиться на луну Юпитера и безопасно остаться на орбите. Однако они не могли полагаться на уменьшение тепла от звездного трупа нашего Солнца, когда оно превращается в белого карлика. Фото: Обсерватория Кека / Адам Макаренко

«Мы также смогли исключить возможность существования нейтронной звезды или черной дыры. Это означает, что планета вращается вокруг мертвой звезды, белого карлика », — говорит соавтор Жан-Филипп Болье, профессор, заведующий кафедрой астрофизики Уоррена в Университете Тасмании и директор исследовательского центра CNRS Парижского астрофизического института. «Это дает представление о том, как будет выглядеть наша Солнечная система после исчезновения Земли, вызванного катастрофической гибелью нашего Солнца».

Исследовательская группа планирует включить свои выводы в статистическое исследование, чтобы выяснить, сколько других белых карликов имеют неповрежденных планетарных выживших.

Предстоящая миссия НАСА, римский телескоп Нэнси Грейс (ранее известный как WFIRST), направленная на получение прямых изображений планет-гигантов, будет способствовать дальнейшим исследованиям. Роман сможет сделать гораздо более полный обзор планет, вращающихся вокруг белых карликов, расположенных в самой Галактической выпуклости в центре Млечного Пути. Это позволит астрономам определить, часто ли планеты, подобные Юпитеру, избегают последних дней своих звезд, или значительная их часть разрушается к тому времени, когда их звезды-хозяева становятся красными гигантами.

«Это чрезвычайно захватывающий результат», — говорит Джон О’Мира, главный научный сотрудник обсерватории Кека. «Приятно видеть сегодня пример той науки, которой Кек будет заниматься в массовом порядке, когда Роман приступит к своей миссии».