Астрономы впервые отыскали кольцо из планетарных обломков в обитаемой зоне белого карлика

Астрономы впервые обнаружили кольцо из крупных планетарных обломков в обитаемой зоне близкого к Солнцу белого карлика WD 1054–226. Это означает, что многие загрязненные тяжелыми элементами белые карлики могут обладать подобными структурами, которые видны лишь при определенной геометрии наблюдений. В случае WD 1054–226 на кольцо может гравитационно влиять экзопланета, существование которой еще только предстоит доказать. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

В настоящее время астрономы обладают рядом доказательств того, что многие из белых карликов, представляющих собой компактные остатки звезд, обладают планетными системами. В частности, неоднократно наблюдалось загрязнение фотосфер белых карликов планетезималями, астероидами и фрагментами планет, разрушенных приливными силами, что подтверждалось данными рентгеновских наблюдений. Кроме того, ученые находили и кандидатов в юпитероподобные экзопланеты у белых карликов, что означает, что планеты способны пережить превращение своей звезды в красного гиганта.

Группа астрономов во главе с Джей Фарихи (Jay Farihi) из Университетского колледжа Лондона опубликовала результаты анализа данных наблюдений за системой относительно холодного (эффективная температура 7910 кельвин) белого карлика WD 1054–226, расположенного на расстоянии 117 световых лет от Солнца. Более ранние исследования этого объекта выявили загрязненность его фотосферы Mg, Al, Ca и Fe, он обладает массой 0,62 массы Солнца и радиусом 0,012 радиуса Солнца. В работе ученые использовали данные космических телескопов «Спитцер» и TESS, камеры ULTRACAM, установленной на 3,5-метровом телескопе NTT, и спектрографа UVES, установленного на комплексе телескопов VLT.

Кривая блеска карлика оказалась уникальной. Блеск объекта крайне изменчив, наблюдаются квазинепрерывные затемнения, которые различаются по глубине, форме и продолжительности. Подобные события происходят примерно каждые 23,1 минуты, но не всегда каждые 23,1 минуты, а вся картина изменчивости затемнений почти идеально повторяется каждые 25,02 часа, по крайней мере, в течение нескольких орбитальных циклов. Заодно на кривой блеска нет ни одной части, которая соответствовала бы свету звезды вне событий транзита (прохождения объекта перед звездой, из-за чего возникает затемнение ее диска). 

Ученые пришли к выводу, что имеют дело с ситуацией, когда земной наблюдатель смотрит на белый карлик сквозь кольцо из обломочного материала, содержащее около 65 отдельных облаков и лишенного околозвездного газа и мелкой пыли, которая была бы заметна по избытку инфракрасного излучения. Размер самых больших тел в кольце может достигать 50 километров при условии плотности, сравнимой с плотностью астероидов. Среди богатых металлами белых карликов WD 1054–226 не выделяется ни массой, ни температурой, ни обнаруженными видами тяжелых элементов, ни их содержанием — лишь события транзита выдают наличие околозвездного обломочного кольца, что указывает на то, что многие загрязненные белые карлики могут обладать подобными структурами, которые трудно отыскать.

Орбитальный период 25,02 часа указывает на орбиту с большой полуосью 3,69 радиуса Солнца, которая находится в обитаемой зоне WD 1054–226. Таким образом, это первый случай, когда кольцо обломков обнаруживается в обитаемой зоне белого карлика. Однако природа 23,1-минутных вариаций блеска пока что не имеет точного объяснения. Можно отметить, что температура околозвездного вещества с таким орбитальным периодом была бы близка к 1300 кельвинам. Были отвергнуты идеи о том, что это отдельные фрагменты, образовавшиеся при распаде большого родительского тела, или сгустки вещества на внутреннем крае околозвездного диска. Возможно, дело во внешнем резонансе среднего движения 66:65 с экзопланетой, вращающейся с периодом 25,02 часа, однако это еще необходимо доказать.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые нашли экзотические образцы мантии экзопланет в атмосферах загрязненных белых карликов.

Александр Войтюк