Планети зазвичай формуються разом зі своєю зіркою, але новий аналіз даних свідчить, що планетні світи можуть народжуватися й пізніше — з уламків вмираючої зорі. Саме такою другою генерацією планети може бути об’єкт, що обертається дуже близько до гарячого молодого білого карлика HS 0209+0832, розташованого приблизно за 270 світлових років у сузір’ї Кита. Про це повідомляє команда астрономів у статті в журналі Nature Astronomy, на яку звертає увагу ресурс Sci.News.
Незвичайна атмосфера молодого білого карлика
Білі карлики — це надщільні рештки зірок, подібних до Сонця. В їхніх атмосферах часто виявляють метали, що зазвичай потрапляють туди разом із пилом і уламками астероїдів та інших кам’яних тіл. Як правило, хімічний склад таких «металевих забруднень» нагадує матеріал у Сонячній системі.
HS 0209+0832, гарячий молодий білий карлик віком близько 5 мільйонів років, виявився винятком. Ще у 1999 році спектр далекого ультрафіолету, отриманий спектрографом STIS на борту Космічного телескопа Габбла, показав у його атмосфері вуглець, алюміній, кремній, кальцій, титан, нікель та цинк, а також близько 100 спектральних ліній, які тоді не вдалося ідентифікувати.
Присутність гелію та металів вказувала на те, що карлик і далі притягує до себе матеріал ззовні. Проте природа цього джерела залишалася незрозумілою, оскільки воно не нагадувало звичайні уламки астероїдів.
Архівні дані й дивовижний надлишок ніобію
У новій роботі астрономи повторно проаналізували архівні спостереження STIS на Габблі, дані спектрографів FUSE та UVES на Дуже великому телескопі ESO, а також широкосмугову фотометрію оглядів Pan-STARRS та супутника Gaia. Такий комплексний підхід дозволив детально відновити хімічний склад матеріалу, що потрапляє на білий карлик.
Виявилося, що ніобій у HS 0209+0832 міститься у кількості, більшій ніж у Сонці, більш ніж на три порядки. До того ж астрономи не знайшли ніобію в 33 інших білих карликах із металевим «забрудненням», з якими порівнювали об’єкт. Ще одна дивина — нікель у цій системі щонайменше вдвічі переважає залізо, тоді як у Сонці, Землі та первинних метеоритах домінує саме залізо.
Такі пропорції елементів не відповідають жодному відомому типу метеоритів і жодному іншому прикладу акретованої речовини у білих карликів. Аналіз також показав, що зірка не поглинає крижане, багате на леткі речовини тіло, як-от комету.
Ніобій та інші елементи, важчі за залізо, мають особливий астрофізичний статус: вони не утворюються в надрах зірок у процесі звичайного термоядерного горіння. Для їхнього синтезу потрібні екзотичні умови, що короткочасно виникають у фінальних стадіях життя зірки. Надлишок ніобію дослідники інтерпретують як «мітку» цих передсмертних процесів і викиду надр зорі у простір.
Як друга генерація планети могла народитися з зоряного вітру
За версією авторів, коли зоря — попередниця HS 0209+0832 — роздулася до асимптотичної гілки гігантів (AGB), вона синтезувала багато важких елементів через так званий повільний s-процес захоплення нейтронів, а потім скинула їх у просторі потужними зоряними вітрами.
Матеріал цих вітрів, багатий вуглецем і s-процесними елементами, міг утворити навколо зірки диск. У цьому диску, вже на пізній стадії еволюції зорі, за припущенням вчених, могла вирости гігантська планета — не «перша», сформована разом із зорею, а саме друга генерація, створена з продуктів її старіння.
Моделі нуклеосинтезу в AGB-зірках якраз і передбачають посилення вмісту ніобію, нікелю, міді та цинку за майже незмінних кількостей кисню, кремнію, кальцію й заліза. Склад матерії, що нині акретується на білий карлик, добре узгоджується з такими розрахунками і, за висновком дослідників, свідчить про те, що джерелом є кандидат у планети другої генерації.
Підказка з TESS: періодичне «мигтіння» зірки
Щоб перевірити наявність супутника, науковці звернулися до даних космічного телескопа TESS, який вимірює дрібні зміни яскравості зірок. Вони виявили повторювану зміну блиску HS 0209+0832 з періодом приблизно 4,4 доби.
Такий період значно більший за типовий період обертання білого карлика навколо власної осі, що становить близько 1,25 доби. Тому дослідники припускають, що сигнал може походити від контрасту між «денною» та «нічною» сторонами гігантської планети, яка обертається навколо білого карлика на відстані близько 0,04 астрономічної одиниці.
Якщо така друга генерація планети справді існує, за словами авторів, вона має шанси на тривале виживання. З часом білий карлик охолоне й утримається на майже сталій температурі, а планета зможе перебувати в стабільній придатній для життя зоні протягом мільйонів років.
Дослідники наголошують, що в такому разі білий карлик уже не виглядає як «епілог» історії зоряної системи. Натомість знайома нам система «зоря плюс планети» стає лише першим розділом довшої оповіді, у якій на пізніх етапах еволюції з’являються нові учасники — світи другої генерації.