Кільце планетарних уламків, усіяних структурами розміром з Місяць, було помічено на орбіті поруч з білим карликом, що натякає на прилеглу планету в «населеній зоні», де можуть існувати вода і життя, згідно з новим дослідженням, проведеним вченими UCL.
Білі карлики - це тліючі залишки зірок, які спалили все своє водневе паливо. Майже всі зірки, включаючи Сонце, з часом стануть білими карликами, але про їхні планетні системи відомо дуже мало.
У дослідженні, опублікованому в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, міжнародна група астрономів виміряла світло від білого карлика в Чумацькому Шляху, відомого як WD1054-226, використовуючи дані наземних і космічних телескопів.
На свій подив, вони виявили виражені провали у світлі, що відповідають 65 рівномірно розташованим хмарам планетарного сміття, що обертаються навколо зірки кожні 25 годин. Дослідники дійшли висновку, що точна регулярність транзитних структур - затемнення світла зірки кожні 23 хвилини - передбачає, що вони утримуються в такому точному розташуванні сусідньою планетою.
«Астрономи вперше виявили якесь планетарне тіло в населеній зоні білого карлика» - сказав провідний автор роботи, професор Джей Фарихи (UCL Physics & Astronomy).
"Виявлені нами структури розміром з Місяць є неправильними і запорошеними (наприклад, кометоподібними), а не твердими сферичними тілами. Їх абсолютна регулярність - одне проходження перед зіркою кожні 23 хвилини - загадка, яку ми поки не можемо пояснити ".
"Цікава можливість полягає в тому, що ці тіла утримуються на такій рівномірній орбітальній схемі через гравітаційний вплив прилеглої планети. Без цього впливу тертя і зіткнення призвели б до того, що структури розосередилися б, втративши точну регулярність, яку ми спостерігаємо. Прецедентом такого «душпастирства» є те, як гравітаційне тяжіння супутників навколо Нептуна і Сатурна допомагає створювати стійкі кільцеві структури, що обертаються навколо цих планет.
"Можливість наявності планети в населеній зоні хвилююча і несподівана, ми цього не шукали. Однак важливо мати на увазі, що для підтвердження присутності 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 ".
Передбачається, що орбіта навколо білого карлика була «очищена» під час гігантської зіркової фази його життя (коли він був червоним гігантом), і тому будь-яка планета, яка потенційно може містити воду і, отже, життя, буде відносно молоде в цьому відношенні. Цей район буде придатний для життя протягом принаймні двох мільярдів років, включаючи принаймні один мільярд років у майбутньому.
Більше 95% всіх зірок з часом стануть білими карликами. Винятки становлять найбільші зірки, які вибухають і стають або чорними дірами, або нейтронними зірками.
Оскільки наше Сонце через кілька мільярдів років стане білим карликом, дослідження дозволяє зазирнути в майбутнє Сонячної системи.
Коли у зірок закінчується водень, вони розширюються і охолоджуються, стаючи червоними гігантами. Сонце увійде в цю фазу через чотири-п'ять мільярдів років, поглинувши Меркурій, Венеру і, можливо, Землю. Після того, як зовнішню речовину віднесено зоряним вітром і водень вичерпано, гаряче ядро повіту зірки залишається, повільно охолоджуючись протягом мільярдів років - це фаза білого карлика.
Астрономам складно виявити планети, що обертаються навколо білих карликів, тому що такі зірки набагато тьмяніші, ніж зірки головної послідовності (наприклад, Сонце). Досі астрономи знайшли тільки попередні докази того, що газовий гігант (подібний Юпітеру) обертається навколо білого карлика.
У рамках нового дослідження вчені спостерігали за білим карликом WD1054-226, що знаходиться на відстані 117 світлових років, і фіксували зміни в його світлі протягом 18 ночей за допомогою високошвидкісної камери ULTRACAM, встановленої на 3,5-метровому телескопі нової технології ESO (NTT) в Чилі.
Щоб краще інтерпретувати зміни в світлі, дослідники також вивчили дані із супутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), що дозволило підтвердити, що планетарні структури мають 25-годинну орбіту.
Вони виявили, що світло від WD1054-226 завжди було дещо затінене величезними хмарами орбітального матеріалу, що проходить перед ним, що передбачає кільце планетарних уламків, що обертаються навколо зірки.
Придатна для життя зона, іноді звана зоною Златовласки, - це область, температура якої теоретично дозволяє існувати рідкій воді на поверхні планети. У порівнянні із зіркою, подібною до Сонця, населена зона білого карлика буде меншою і ближчою до зірки, оскільки білі карлики випромінюють менше світла і, отже, тепла.
Структури, що спостерігаються на орбіті в області, яка повинна була бути поглинена зіркою раніше, коли вона була червоним гігантом, ймовірно, сформувалися відносно недавно, а не збереглися з моменту народження зірки і її планетної системи.
Дослідження було опубліковано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. «Relentless and Complex Transits from a Planetesimal Debris Disk». MNRAS 511 (2); doi: 10.1093/mnras/stab3475