Pierwsza okazja zobaczenia układów planetarnych po śmierci ich gwiazd

Obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) ujawniły pierwszą bezpośrednią obserwację dwóch egzoplanet krążących wokół martwych gwiazd, znanych również jako „białe karły”.

Planety nie tylko bardzo przypominają gazowych gigantów Układu Słonecznego, Jowisza i Saturna, ale białe karły służą również jako analogia losu Słońca. Kiedy Słońce zmieni się w białego karła, zmiana ta prawdopodobnie zniszczy planety w wewnętrznym Układzie Słonecznym, aż do Jowisza.

„Bardzo niewiele planet odkryto wokół białych karłów. Wyjątkowość tych dwóch kandydatów na planety polega na tym, że są one bardziej podobne do planet w naszym zewnętrznym Układzie Słonecznym pod względem temperatury, wieku, masy i odległości orbitalnej niż jakiekolwiek wcześniej odkryte planety. ” „To nie jest problem” – powiedziała Space.com Susan Mulally, główna autorka badania, które nie zostało jeszcze zrecenzowane, a także astronom z Space Telescope Science Institute. „To nasza pierwsza szansa, aby zobaczyć, jak wygląda układ planetarny po śmierci swojej gwiazdy”.

Kandydujące planety były bezpośrednio obserwowane przez instrument średniej podczerwieni (MIRI) JWST, gdy krążały wokół białych karłów WD 1202-232 i WD 2105-82. Jedna z kandydatów na egzoplanetę znajduje się w odległości od swojego białego karła, około 11,5 razy większej niż odległość między Ziemią a Słońcem. Drugi kandydat znajduje się daleko od swojej martwej gwiazdy macierzystej, w odległości około 34,5 razy większej niż odległość między naszą planetą a jej gwiazdą.

Masy planet są obecnie niepewne, a Mulally i jego współpracownicy szacują, że wahają się one od 1 do 7 mas Jowisza, najmasywniejszej planety Układu Słonecznego.

Kiedy Słońce wyczerpie zapasy paliwa potrzebne do syntezy jądrowej, która nastąpi w jego jądrze za około 5 miliardów lat, spuchnie i przekształci się w czerwonego olbrzyma. Jednakże synteza jądrowa będzie kontynuowana w jej zewnętrznych warstwach. Spowodowałoby to, że zewnętrzne warstwy naszej gwiazdy dotarłyby do Marsa, pochłaniając Merkurego, Wenus, Ziemię i być może samą Czerwoną Planetę. Z czasem te zewnętrzne warstwy ostygną, pozostawiając płonące jądro gwiazdowe, które obecnie jest białym karłem, otoczone mgławicą planetarną ze zużytej materii gwiazdowej.

Jednak odkrycia egzoplanet wskazują, co może się stać z planetami poza Marsem, gazowym olbrzymem Jowiszem i Saturnem, gdy Słońce umrze.

„Oczekuje się, że nasze Słońce stanie się białym karłem w ciągu 5 miliardów lat” – powiedział Mulally. „Spodziewamy się, że po śmierci gwiazdy planety będą dryfować na zewnątrz, na szersze orbity. Jeśli więc cofniemy się w czasie na tych kandydatach, można oczekiwać, że odstępy orbitalne będą podobne do tych między Jowiszem i Saturnem”.

„Jeśli uda nam się potwierdzić istnienie tych planet, dostarczymy bezpośredniego dowodu na to, że planety takie jak Jowisz i Saturn mogą przetrwać śmierć swojej gwiazdy macierzystej”.

Ponadto białe karły w centrum tego odkrycia są zanieczyszczone pierwiastkami cięższymi od wodoru i helu, które astronomowie nazywają „metalami”. Może to dać wgląd w to, co stanie się z obiektami w pasie asteroid pomiędzy Marsem a Jowiszem po śmierci Słońca.

„Uważamy, że planety-olbrzymy powodują zanieczyszczenie metalami, wypychając komety i asteroidy w stronę powierzchni gwiazd” – wyjaśnił Mulally. „Obecność tych planet wzmacnia związek między zanieczyszczeniem metalami a planetami. Ponieważ od 25% do 50% białych karłów jest skażony tego typu, oznacza to, że wokół białych karłów powszechnie występują planety-olbrzymy”.

W związku z tym każda asteroida, która przetrwa śmierć Słońca, może zostać wepchnięta w swoje zwłoki przez Jowisza i Saturna.