Планета от ниобий, родена от пепелта на звезда

Екип, воден от Университета в Уорик, обяви на 5 октомври в Nature Astronomy откриването на първия кандидат за „планета от второ поколение” — газов гигант около бялото джудже HS 0209+0832, който изглежда е изграден от материала, изхвърлен от самата звезда при смъртта ѝ. Доказателството е химическо: в атмосферата на джуджето има ниобий в количества над 1000 пъти по-високи от тези в Слънцето. Елементът не е засичан в нито едно друго анализирано бяло джудже досега.

Случай, стоял 27 години в архива

Историята започва с наблюдения на Hubble от 1999 г. Спектърът на HS 0209+0832 показва въглерод, алуминий, силиций, калций, титан, никел и цинк — плюс около 100 линии, които никой не успява да идентифицира. Данните остават в архива на NASA/ESA без обяснение.

Джейми Уилямс, докторант във Физическия факултет на Уорик, се връща към същия спектър с нови инструменти за анализ и разпознава подписа на ниобия. „Щом разбрахме, че е там, всичко си застана на мястото”, коментира съавторът проф. Борис Генсике. Екипът потвърждава находката с архивни данни от вече пенсионираната мисия FUSE.

Снимка: NASA, ESA, STScI

Подобно връщане към стари данни с нова методика вече дава резултати и в други области — както при повторния анализ на черепите от Абидос.

Защо ниобият е толкова важен

Ниобият не се образува чрез термоядрен синтез в ядрата на звездите, както въглеродът или кислородът. „Тези тежки елементи могат да бъдат синтезирани само в екзотичните условия, които се появяват за кратко в умиращите звезди”, обяснява д-р Никълъс Стоун, теоретичен астрофизик от Университета на Уисконсин–Мадисън.

Механизмът се нарича s-процес (бавно улавяне на неутрони) и работи в късните фази от живота на звезда като Слънцето, когато тя се превръща в червен гигант. Комбинацията от цинк, мед и ниобий е именно подписът на този процес.

Тук е и ключовият аргумент на статията: авторите сравняват състава на материала при HS 0209+0832 с всички известни примери за скален материал около бели джуджета и с всички метеорити в Слънчевата система — и не намират съвпадение. Обикновените скалообразуващи елементи са силиций и желязо; тук профилът е друг.

„Това не е планета отнякъде другаде — изглежда, че е построена от самия материал, който звездата ѝ изхвърли, докато умираше”, казва Генсике в съобщението на Уорик.

Планетата: голяма като Юпитер и се изпарява

По оценка на екипа кандидатът е газов гигант с размерите на Юпитер. Орбитата му е изключително тясна — около 6 милиона километра (3,7 млн. мили) от бялото джудже, което е около една десета от разстоянието Меркурий–Слънце.

Данни от сателита TESS, събирани в продължение на четири месеца, показват периодични промени в блясъка на звездата с период 4,4 дни. Това е предполагаемата орбита на планетата, която е и синхронизирана с въртенето си.

На такова разстояние горещото джудже буквално издухва външната атмосфера на планетата. Авторите описват възможна кометоподобна опашка от материал, който формира диск около звездата и пада обратно върху нея — точно това, което Hubble е засякъл като ниобий в спектъра.

Снимка: NASA, ESA, STScI

Въпреки това Уилямс е оптимист за дългосрочната съдба на този свят: „Ако планетата от второ поколение е там, мисля, че е вероятно да преживее. В крайна сметка бялото джудже ще изстине и ще поддържа постоянна температура, с планета в стабилната си обитаема зона за милиони години.”

Какво още не знаем

Думата „кандидат” в заглавието на научната статия не е учтивост. Планетата не е наблюдавана директно и не е засечен транзит — изводът е косвен и се крепи на две неща: химическия профил и 4,4-дневния сигнал в блясъка. Други обяснения за периодичността не са напълно изключени и ще трябва независимо потвърждение.

Затова Уилямс планира продължаващи наблюдения с Hubble в следващите няколко години — целта е да се разбере как точно се образуват планетите от второ поколение и колко често се срещат около бели джуджета. HS 0209+0832 е младо и горещо джудже с ефективна температура около 35 000 K, тоест звездата е загинала наскоро в астрономически мащаб и системата е в много ранна фаза.

Заключение

Ако находката се потвърди, значението ѝ е концептуално: фазата на бялото джудже не е епилог, а начало на нова глава, в която около остатъка от звездата се формират нови светове от нейната собствена пепел. Засега имаме един кандидат, един много необичаен химически отпечатък и един сигнал от TESS — солидна основа за следващите няколко години наблюдения, но не и затворен случай. Пълният текст е публикуван в Nature Astronomy, а първите съобщения дойдоха от NASA и The Register.