Første gigantiske planet omkring hvid dværg fundet

Forskere, der bruger ESO's Very Large Telescope, har, for første gang, fundet beviser for en gigantisk planet forbundet med en hvid dværgstjerne. Planeten kredser om den varme hvide dværg, resten af ​​en sollignende stjerne, på tæt hold, får dens atmosfære til at blive fjernet og danne en gasskive omkring stjernen. Dette unikke system antyder, hvordan vores eget solsystem kan se ud i en fjern fremtid.

"Det var en af ​​de tilfældige opdagelser, " siger forsker Boris Gänsicke, fra University of Warwick i Storbritannien, hvem ledede undersøgelsen, offentliggjort i dag i Natur . Holdet havde inspiceret omkring 7000 hvide dværge observeret af Sloan Digital Sky Survey og fandt en, der var ulig nogen anden. Ved at analysere subtile variationer i lyset fra stjernen, de fandt spor af kemiske grundstoffer i mængder, som videnskabsmænd aldrig før havde observeret ved en hvid dværg. "Vi vidste, at der måtte være noget ekstraordinært i gang i dette system, og spekulerede i, at det kan være relateret til en eller anden type planetarisk rest."

For at få et bedre indtryk af egenskaberne af denne usædvanlige stjerne, kaldet WDJ0914+1914, holdet analyserede det med X-shooter-instrumentet på ESO's Very Large Telescope i den chilenske Atacama-ørken. Disse opfølgende observationer bekræftede tilstedeværelsen af ​​brint, ilt og svovl forbundet med den hvide dværg. Ved at studere de fine detaljer i spektrene taget af ESO's X-shooter, holdet opdagede, at disse elementer var i en gasskive, der hvirvlede ind i den hvide dværg, og kommer ikke fra selve stjernen.

"Det tog et par uger med meget hårde tanker at finde ud af, at den eneste måde at lave sådan en skive på er fordampningen af ​​en kæmpe planet, " siger Matthias Schreiber fra University of Valparaiso i Chile, som beregnede den tidligere og fremtidige udvikling af dette system.

De påviste mængder af brint, ilt og svovl ligner dem, der findes i de dybe atmosfæriske lag af is, gigantiske planeter som Neptun og Uranus. Hvis sådan en planet kredsede tæt på en varm hvid dværg, den ekstreme ultraviolette stråling fra stjernen ville fjerne dens ydre lag og noget af denne strippede gas ville hvirvle ind i en skive, sig selv på den hvide dværg. Dette er, hvad forskerne tror, ​​de ser omkring WDJ0914+1914:den første fordampende planet, der kredser om en hvid dværg.

Ved at kombinere observationsdata med teoretiske modeller, holdet af astronomer fra Storbritannien, Chile og Tyskland var i stand til at tegne et klarere billede af dette unikke system. Den hvide dværg er lille og, ved blærer på 28 000 grader Celsius (fem gange Solens temperatur), ekstremt varmt. Derimod planeten er iskold og stor - mindst dobbelt så stor som stjernen. Da den kredser om den varme hvide dværg på tæt hold, kommer rundt om det på kun 10 dage, de højenergifotoner fra stjernen blæser gradvist planetens atmosfære væk. Det meste af gassen slipper ud, men nogle bliver trukket ind i en skive, der hvirvler ind i stjernen med en hastighed på 3000 tons i sekundet. Det er denne skive, der gør den ellers skjulte Neptun-lignende planet synlig.

"Det er første gang, vi kan måle mængden af ​​gasser som ilt og svovl i skiven, som giver ledetråde til sammensætningen af ​​exoplanetatmosfærer, " siger Odette Toloza fra University of Warwick, der udviklede en model for gasskiven omkring den hvide dværg.

"Opdagelsen åbner også et nyt vindue til planetsystemernes endelige skæbne, " tilføjer Gänsicke.

Stjerner som vores sol brænder brint i deres kerne i det meste af deres liv. Når de løber tør for dette brændstof, de puster op til røde kæmper, bliver hundredvis af gange større og opsluger nærliggende planeter. I tilfældet med solsystemet, dette vil omfatte Merkur, Venus, og endda jorden, som alle vil blive forbrugt af den røde kæmpe Sol om omkring 5 milliarder år. Til sidst, Sollignende stjerner mister deres ydre lag, efterlader kun en udbrændt kerne, en hvid dværg. Sådanne stjernerester kan stadig være vært for planeter, og mange af disse stjernesystemer menes at eksistere i vores galakse. Imidlertid, indtil nu, videnskabsmænd havde aldrig fundet beviser for en overlevende kæmpeplanet omkring en hvid dværg. Detekteringen af ​​en exoplanet i kredsløb omkring WDJ0914+1914, beliggende omkring 1500 lysår væk i stjernebilledet Kræft, kan være den første af mange, der kredser om sådanne stjerner.

Ifølge forskerne, den exoplanet, der nu er fundet ved hjælp af ESO's X-shooter, kredser om den hvide dværg i en afstand af kun 10 millioner kilometer, eller 15 gange solens radius, som ville have været dybt inde i den røde kæmpe. Den usædvanlige position af planeten indebærer, at på et tidspunkt efter at værtsstjernen blev en hvid dværg, planeten rykkede tættere på den. Astronomerne mener, at denne nye bane kan være resultatet af gravitationsinteraktioner med andre planeter i systemet, hvilket betyder, at mere end én planet kan have overlevet sin værtsstjernes voldsomme overgang.

"Indtil for nylig, meget få astronomer holdt en pause for at overveje skæbnen for planeter, der kredsede om døende stjerner. Denne opdagelse af en planet, der kredser tæt omkring en udbrændt stjernekerne, demonstrerer kraftigt, at universet igen og igen udfordrer vores sind til at træde ud over vores etablerede ideer, " slutter Gänsicke.

Denne undersøgelse blev præsenteret i et papir, der skal vises i Natur .