Астрономы нашли необычную «планету-феникс», родившуюся заново из останков погибшей звезды

Астрономы открыли принципиально новый класс объектов — «планету‑феникс», которая возникла заново из праха погибающей звезды. Исследователи назвали это открытие «абсолютно неожиданным». Оно наводит на мысль, что во Вселенной может существовать немало подобных возрождённых миров, а заодно позволяет заглянуть в будущее нашей Солнечной системы.

Пока безымянную экзопланету нашли у белого карлика HS 0209+0832, который находится примерно в 270 световых годах от нас. Белые карлики — это остывающие ядра звёзд, и их порой называют «звёздами‑зомби». Они появляются, когда красные гиганты вырабатывают всё топливо и в итоге коллапсируют в компактные плотные объекты. HS 0209+0832 относится к совсем юным белым карликам: его температура по‑прежнему составляет около 35 000 градусов Цельсия, а значит, звезда приобрела нынешний облик лишь в последние несколько миллионов лет.

Раньше в спектре HS 0209+0832 — впервые его зафиксировал космический телескоп «Хаббл» в конце 1990‑х — заметили ряд неожиданных тяжёлых элементов, в частности алюминий, титан и никель. В белых карликах такие вещества обычно не встречаются, и это намекало на какие‑то необычные процессы. Тем не менее данных для того, чтобы разобраться в их происхождении, пока не хватало.

В новой работе, которая вышла 5 октября в журнале Nature Astronomy, HS 0209+0832 изучили гораздо подробнее. Применив обновлённые инструменты «Хаббла» и материалы других обсерваторий, группа получила более чёткий спектр звезды‑зомби. В нём обнаружились повышенные концентрации ещё нескольких тяжёлых элементов — цинка, меди и ниобия, причём последний ранее в белых карликах вообще не встречался.

По мнению авторов, эти необычные элементы синтезировались в последние мгновения жизни красного гиганта, а затем слились воедино и образовали планету «второго поколения» вокруг только что сформировавшегося белого карлика. Они предполагают, что звёздный ветер белого карлика сдувает атмосферу этой гипотетической планеты, и редкие элементы вновь оседают на звезде‑зомби.

Дальнейшие наблюдения зафиксировали регулярные провалы блеска HS 0209+0832: так проявляется периодический транзит экзопланеты на фоне звезды. Орбитальный период составляет около 4,4 земных суток; сопоставив его с длительностью транзитов, исследователи вычислили, что размеры планеты сопоставимы с Юпитером. Столь тесное соседство с белым карликом лишний раз подтверждает версию о том, что планета теряет атмосферу.

«Планеты второго поколения — это миры, которые рождаются из материи, выброшенной звездой в момент гибели, — пояснил в официальном заявлении ведущий автор работы Джейми Уильямс (Jamie Williams), аспирант кафедры астрономии и астрофизики Уорикского университета в Великобритании. — Такие объекты исключительно редки, и найти подобную планету возле белого карлика мы никак не рассчитывали. Это чем‑то напоминает открытие планеты, воскресшей из пепла той самой звезды, вокруг которой она некогда обращалась».

«Совершенно неожиданно»

Экзопланеты у белых карликов находили и прежде. Так, в 2019 году часть авторов нынешнего исследования выявила планету у белого карлика WDJ0914+1914. Тогда, впрочем, они считали её миром первого поколения, каким‑то образом уцелевшим после гибели родительской звезды.

Однако тяжёлые элементы, которые, по всей видимости, выпадают на HS 0209+0832, и относительная нехватка веществ, типичных для планет первого поколения, — например, кремния и железа, — говорят о том, что в случае новооткрытого мира всё происходило иначе.

«Подобное соотношение элементов — отличительная черта s‑процесса, то есть ядерной реакции, при которой в недрах умирающих звёзд на стадии раздувшегося красного гиганта синтезируются тяжёлые элементы, — сообщил соавтор исследования Николас Стоун (Nicholas Stone), астроном из Университета Висконсина в Мадисоне. — Такой химической подписи у обычной планеты первого поколения быть не должно. Именно она и подсказала нам, что перед нами нечто совсем иное».

Скорее всего, новая экзопланета сформировалась прямо из материи, которую умирающий красный гигант сбросил после расширения, но ещё до своего сжатия.

Похожие планеты‑фениксы уже находили возле других звёздных остатков — например, пульсаров, возникающих при взрывах сверхновых. Но у белых карликов подобные миры до сих пор не встречались.

Возрождение из пепла

«Самое поразительное в планете у HS 0209+0832 то, что она не пришла из другой системы и не сохранилась с эпохи своего первоначального рождения. По всей видимости, она сложилась из того самого вещества, которое звезда выбросила в последние мгновения жизни, — заявил соавтор исследования Борис Гензике (Boris Gänsicke), астрофизик из Уорикского университета, участвовавший и в открытии экзопланеты у WDJ0914+1914 в 2019 году. — В каком‑то смысле эта система создала новый мир из обломков старого».

Когда HS 0209+0832 была красным гигантом, вокруг неё, возможно, обращались и другие планеты. Но если они и были, то, вероятнее всего, сгорели, когда умирающая звезда раздулась. По оценкам специалистов, та же участь ждёт Землю: примерно через 5 миллиардов лет Солнце исчерпает топливо и превратится в красного гиганта.

Завершив стадию расширения, Солнце тоже станет белым карликом. Новое открытие позволяет предположить, что и вокруг нашей звезды тогда смогут появиться совершенно новые миры — своеобразная Солнечная система 2.0.

«Этот единственный пример заставляет задуматься, сколько подобных планет может существовать на самом деле и не возникнет ли однажды в нашей Солнечной системе планета второго поколения, рождённая из праха нашего Солнца», — отметил Гензике.

Впрочем, чтобы установить, как именно сформировалась новая экзопланета и насколько часто возможен такой сценарий, нужны дальнейшие исследования. Учёные допускают, что для рождения нового мира требовался ещё один объект — например, звезда‑компаньон, позднее исчезнувшая.

«Создать протопланетный диск в подобных условиях непросто, и это отчасти объясняет, почему такие планеты встречаются крайне редко, — рассказал Уильямс. — Чтобы из выброшенной материи мог образоваться диск, способный породить планету, HS 0209+0832, вероятно, требовалась звезда‑компаньон, которая удержала бы это вещество на орбите и не дала ему рассеяться в космосе».

Источник