«Джеймс Уэбб» заподозрил наличие экзогиганта у близкого белого карлика

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил избыток инфракрасного излучения от близкого к Солнцу грязного белого карлика WD 0310–688. Оно может быть связано с обломочным диском или экзогигантом, причем в последнем случае это может быть ближайший кандидат в экзопланету вокруг белого карлика. Статья опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.

Белые карлики представляют собой конечную стадию эволюции звезд малой или средней массы (к ним относится и Солнце). Однако до конца неясно, какой может быть судьба планет вокруг эволюционирующих в белых карликов звезд, в частности, как изменяются их орбиты, будут ли они поглощены или разрушены звездой на стадии красного гиганта и могут ли возникнуть планеты вокруг белого карлика. К настоящему моменту обнаружен ряд загрязненных планетным веществом белых карликов, а также экзогиганты и планетное ядро на орбитах вокруг белых карликов.

Группа астрономов во главе с Мэри Энн Лимбах (Mary Anne Limbach) из Мичиганского университета опубликовала результаты инфракрасных наблюдений за белым карликом WD 0310–688, сделанных при помощи прибора MIRI «Джеймса Уэбба» 19 сентября 2023 года в рамках программы MEOW (MIRI Exoplanets Orbiting White dwarfs) по поиску экзопланет у 20 близких к Солнцу белых карликов.

WD 0310–688 находится в 33,9 светового года от Солнца. Это одиночный белый карлик с массой 0,659 массы Солнца и возрастом 194 миллиона лет (с момента начала остывания после рождения). Ранее он считался обычным белым карликом с водородной атмосферой, однако в его спектрах были замечены линии поглощения кислорода, кремния, магния и железа, что указывает на аккрецию богатого металлами материала на белый карлик.

Данные MIRI демонстрируют избыточное излучение в среднем инфракрасном диапазоне от системы, который может объясняться крупной экзопланетой или холодным (около 248 кельвинов) диском из обломочного материала. Модели диска включают в себя как оптически тонкий (или раздутый) диск с длиной большой полуоси 0,11 астрономической единицы, так и оптически толстый, но геометрически очень тонкий диск в виде кольца, наклоненного почти ребром к наблюдателю. Такая модель может объяснить наличие аккреции на карлик. Однако параметры диска кажутся достаточно необычными, а в случае оптически тонкого диска пыль окажется вне предела Роша, что выглядит противоречиво в контексте наблюдаемых загрязненных белых карликов.

Модель планеты, которая кажется ученым предпочтительнее, представляет собой гиганта с радиусом, подобным радиусу Юпитера, при массе в три массы Юпитера, который находится на расстоянии от 0,1 до 2 астрономических единиц от карлика. В этом случае возникают трудности с подбором подходящей эволюционной модели для объяснения существования экзопланеты: возможно, здесь имела место миграция с высоким эксцентриситетом и в системе были еще тела планетарного масштаба, которые затем были выброшены прочь.

Некоторые теории предполагают, что Земля может пережить превращение Солнца в красного гиганта. В пользу этого говорит недавнее открытие кандидата в экзопланету земной группы у белого карлика.