Телескоп Джеймса Уэбба обнаружил две экзопланеты, вращающиеся вокруг мертвых звезд

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) уже доказал свою способность заглядывать в прошлое, получая изображения объектов на огромных расстояниях, но новый прорыв, возможно, приведет к тому, что мощный инструмент будет действовать почти как научный хрустальный шар, глядя в далекое будущее. Солнечная система.

JWST выполнил свой прогноз, когда обнаружил возможность редкого прямого направления двух внесолнечных планет, или «экзопланет», вращающихся вокруг двух разных мертвых звезд, или «белых карликов». Мало того, что планеты сильно напоминают газовых гигантов Солнечной системы Юпитер и Сатурн, белые карлики также служат аналогами судьбы Солнца.

Когда Солнце само превратится в белого карлика, это изменение, скорее всего, уничтожит внутренние планеты Солнечной системы — вплоть до Юпитера. «Очень мало планет было обнаружено вокруг звезд-белых карликов.

Что необычно в этих двух планетах-кандидатах, так это то, что они больше похожи на планеты нашей внешней солнечной системы по температуре, возрасту, массе и орбитальному разделению, чем любые ранее обнаруженные планеты», — Сьюзан.

Маллали, ведущий автор исследования, которое еще не прошло рецензирование, и астроном научного института космического телескопа.

«Это дает нам первый шанс увидеть, как выглядит планетная система после смерти ее звезды».

Снимок нашего будущего

Кандидаты в планеты наблюдались непосредственно с помощью прибора среднего инфракрасного диапазона (MIRI) JWST, когда они вращались вокруг белых карликов WD 1202-232 и WD 2105-82.

Один кандидат в экзопланеты расположен на расстоянии от своего хозяина, белого карлика, примерно в 11,5 раз больше расстояния между Землей и Солнцем. Другой кандидат находится дальше от своего мертвого звездного родителя, на расстоянии примерно в 34,5 раза больше расстояния между нашей планетой и звездой.

Массы планет в настоящее время не определены: Маллали и его коллеги оценивают их в 1–7 раз больше, чем у Юпитера, самой массивной планеты в Солнечной системе. Когда примерно через 5 миллиардов лет Солнце исчерпает запасы топлива для процессов ядерного синтеза, происходящих в его ядре, оно превратится в красного гиганта. Однако ядерный синтез будет продолжаться и во внешних слоях.

В результате внешние слои нашей звезды дойдут до Марса, поглотив Меркурий, Венеру, Землю и, возможно, саму Красную планету. В конце концов, эти внешние слои остынут, оставив тлеющее звездное ядро, ставшее теперь белым карликом, окруженным планетарной туманностью из истощенного звездного вещества. Однако эти открытия экзопланет намекают на то, что может случиться с планетами за пределами Марса, газовыми гигантами Юпитером и Сатурном, когда Солнце умрет.

«Ожидается, что наше Солнце превратится в белого карлика через 5 миллиардов лет», — сказал Маллали. «Мы ожидаем, что после смерти звезды планеты будут дрейфовать наружу, на более широкие орбиты. Итак, если вы повернете время вспять на этих планетах-кандидатах, вы можете ожидать, что у них будет орбитальное разделение, подобное Юпитеру и Сатурну.

«Если мы сможем подтвердить наличие этих планет, они предоставят прямое доказательство того, что такие планеты, как Юпитер и Сатурн, могут пережить смерть своей родительской звезды».

Кроме того, белые карлики, лежащие в основе этого открытия, загрязнены элементами тяжелее водорода и гелия, которые астрономы называют «металлами». Это может намекать на то, что произойдет с телами в поясе астероидов между Марсом и Юпитером после гибели Солнца. «Мы подозреваем, что планеты-гиганты вызывают загрязнение металлами, выбрасывая кометы и астероиды на поверхность звезд», — объяснил Маллали.

«Существование этих планет усиливает связь между металлическим загрязнением и самими планетами. Поскольку от 25% до 50% белых карликов имеют такой вид загрязнения, это означает, что вокруг звезд белых карликов часто встречаются планеты-гиганты».

Таким образом, любые астероиды, пережившие смерть Солнца, могут оказаться заброшенными в его труп Юпитером и Сатурном. Двойное открытие впечатляет не только тем, что оно предсказывает будущее нашей планетной системы, но и просто представляет собой редкое научное достижение.

Редкое прямое обнаружение экзопланеты

С момента открытия первых экзопланет в середине 1990-х годов астрономы открыли около 5000 миров, вращающихся вокруг звезд за пределами Солнечной системы. По данным Планетарного общества, по состоянию на апрель 2020 года с помощью прямых изображений было обнаружено только 50 из этих экзопланет.

Это связано с тем, что любой свет планеты, находящейся на таких огромных расстояниях, обычно подавляется интенсивным светом родительской звезды этой планеты, поэтому непосредственное обнаружение экзопланеты похоже на наблюдение светлячка, сидящего на зажженной лампе маяка.

В результате экзопланеты обычно наблюдаются по влиянию, которое они оказывают на свет своей звезды, либо вызывая падение светового потока при пересечении или «транзите» звезды, либо через «колебательное» движение, создаваемое Планета гравитационно притягивает звезду. «Мы непосредственно сфотографировали эти две экзопланеты, а это значит, что мы сфотографировали их и видим свет, излучаемый самой планетой», — сказал Маллали.

«Большинство открытых экзопланет были обнаружены с использованием транзитного метода или путем измерения движения звезды. Эти косвенные методы, как правило, отдают предпочтение планетам, расположенным гораздо ближе к звезде. Прямые изображения лучше подходят для поиска планет, находящихся дальше от звезды, при более широкие орбитальные расстояния».

Она объяснила, что, обнаружив эти планеты напрямую, JWST открыл возможность дальнейшего изучения этих миров; ученые теперь могут начать исследовать такие вещи, как состав атмосфер планет, и напрямую измерять их массы и температуры.

Маллали добавила, что не все, что она и ее команда обнаружили об этих экзопланетах, было ожидаемым, и что эти причуды могут изменить мнение астрономов о подобных экзопланетах в целом. С другой стороны, странные особенности целевых миров могут предложить дразнящие намеки на долгожданные экзолуны.

«Если это планеты, то удивительно, что они не такие красные в среднем инфракрасном диапазоне, как мы могли бы ожидать. Количество света, собранное JWST на длинах волн 5 и 7 микрон, ярче, чем мы могли ожидать от обоих кандидатов в экзопланеты, учитывая их возраст и насколько они яркие при 15 микронах», — заключил Маллали.

«Это может бросить вызов нашему пониманию физики и химии атмосфер экзопланет. «Или, может быть, это означает, что существует еще один источник света, например, раскаленная луна, вращающаяся вокруг планеты».