Белый карлик обрел кандидата в экзопланету второго поколения

Астрономы нашли самого убедительного на сегодня кандидата в экзопланету второго поколения, которая обращается вокруг белого карлика. Они зафиксировали периодическое падение блеска звезды и загрязнение ее атмосферы металлами, особенно элементами s-процесса, что однозначно говорит об аккреции планетарного вещества. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Вопрос о том, что может происходить с планетами во время финальных этапов эволюции родительской звезды, сегодня остается открытым. Некоторые из обнаруженных экзопланет оказались способны пережить превращение звезды в гиганта, и это позволило предположить, что Земля и Марс могут избежать гибели, когда Солнце расширится. Однако возможен и другой вариант развития событий, который связан с формированием планет второго поколения. Если речь идет о массивных звездах, которые порождают в финале своей жизни нейтронную звезду, то возможны два сценария. В первом протопланетный диск может возникнуть вокруг нейтронной звезды из вещества остатка сверхновой. Во втором нужна двойная система, где взрыв сверхновой разрушает звезду-компаньона, а новорожденная нейтронная звезда захватывает своей гравитацией часть этой материи.

А если речь идет о двойных системах со звездами малой и средней массы, которые заканчивают жизнь последовательным превращением в гиганта и белого карлика, то возможно формирование планет не только второго, но даже, пусть это и менее вероятно, третьего поколения. В таком сценарии протопланетный диск рождается на этапе общей оболочки, когда более массивная звезда эволюционирует до фазы асимптотической ветви гигантов, а ее вещество начинает перетекать на компаньона. В теории планету второго поколения можно найти и в системе из двух белых карликов. Однако сегодня нет подтвержденных случаев обнаружения экзопланет второго поколения — лишь неоднозначные кандидаты в системы, где такие объекты могут быть, как PSR B1620−26 или NN Змеи. 

Группа астрономов во главе с Джейми Уильямсом (Jamie T. Williams) из Уорикского университета нашла доказательства того, что вокруг белого карлика HS 0209+0832 обращается экзопланета второго поколения. Исследователи анализировали данные фотометрических, астрометрических и спектроскопических наблюдений за карликом, полученные при помощи космических телескопов «Хаббл», TESS и Gaia, а также наземного комплекса телескопов VLT и системы Pan-STARRS.

HS 0209+0832 — горячий (эффективная температура около 35 тысяч кельвин) молодой (около пяти миллионов лет) белый карлик, в водородной атмосфере которого ученые ранее обнаружили признаки наличия не только гелия, но и углерода, алюминия, кремния, кальция, титана, никеля и цинка. Все это говорит том, что HS 0209+0832 относится к грязным белым карликам, поглощающим вещество, которое может иметь планетарную природу. 

Исследователи уточнили параметры белого карлика и определили, что в его спектрах есть еще и линии поглощения меди и ниобия. Вещество, которое аккрецируется на белый карлик, богато никелем, цинком, медью, углеродом и ниобием, но обеднено кремнием и железом, которые считаются стандартными породообразующими элементами. Расчетное содержание ниобия более чем на три порядка выше, чем на Солнце, а соотношение содержания никеля к железу больше 2,09, что выше, чем у Земли или CI-хондритов.

Подобная наблюдательная картина указывает на применимость модели экзопланеты второго поколения, которая, в отличие от экзопланет первого поколения, возникающих вместе со своей звездой, содержит в себе много элементов s-процесса, возникших на этапе асимптотической ветви гигантов. В пользу этой версии говорят и данные телескопа TESS, который заметил падение блеска компактного объекта на 0,12 процента с периодом 4,399 дня. Итоговая модель представляет собой газового гиганта размером с Юпитер и массой в несколько масс Юпитера, атмосфера которого испаряется под действием излучения от белого карлика. Теряемое экзопланетой вещество может образовывать позади нее кометный хвост и аккрецироваться на звезду.

Вопрос о том, каким образом возник такой объект, пока не имеет однозначного ответа. Если предположить сферически симметричную потерю массы одиночной звездой во время фазы гиганта, то образование протопланетного диска второго поколения вокруг нее кажется маловероятным событием. Однако оно становится возможным, если у нее есть необнаруженная звезда-компаньон. Альтернативой может быть ядро экзопланеты первого поколения в виде субнептуна или суперземли, которое пережило фазу гиганта и аккрецировало внешнюю оболочку из вещества протопланетного диска второго поколения.

Грязные белые карлики — сокровище для планетологов, ведь эти компактные объекты способны предоставлять информацию о самых разных типах экзопланетного вещества, таких как экзоплутоны, землеподобные тела или богатые льдом планетезимали. 

Реклама: АНО ДПО «Т-Образование», ИНН 7743270426, erid: 2W5zFHAU2K3