JWST bezpośrednio zobrazował dwie gigantyczne egzoplanety krążące wokół białych karłów. Odkrycie to ma ważne implikacje dla losu planet olbrzymów w naszym Układzie Słonecznym, gdy Słońce wyewoluuje w czerwonego olbrzyma i ostatecznie stanie się białym karłem.
Los większości gwiazd
Gwiazdy kończą swoje życie w różnorodny sposób. Podczas gdy supernowe przyciągają naszą uwagę swoimi wspaniałymi eksplozjami, większość gwiazd kończy swoje życie spokojniej. Wyrzucają one swoje zewnętrzne warstwy w przestrzeń kosmiczną, tworząc świecącą mgławicę planetarną, która otacza odsłonięte jądro gwiazdy. To jądro, obecnie biały karzeł o masie zbliżonej do masy Słońca, o rozmiarach zbliżonych do Ziemi. Na początku jest niezwykle gorące, ale stopniowo stygnie przez miliardy lat.
Gdy gwiazdy ewoluują z gwiazd ciągu głównego do czerwonych olbrzymów i białych karłów, wiadomo, że bliskie planety czeka ognisty los. Kiedy Słońce stanie się czerwonym olbrzymem, rozrośnie się do ponad 200-krotności swojego obecnego promienia, co może doprowadzić do pochłonięcia Merkurego, Wenus i być może Ziemi. Nie jest jednak jeszcze jasne, w jaki sposób ta przemiana wpłynie na planety obserwujące ten proces z daleka. Aby zdobyć więcej informacji, konieczne będzie zbadanie planet, które przetrwały transformację. Ostatnie obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba sugerują, że mogą istnieć dwie planety, które pasują do tego opisu.
Badanie białych karłów zanieczyszczonych metalami
Odkryto jedynie kilka obiektów o masie planetarnej krążących wokół białych karłów, ale istnieje przypuszczenie, że ich liczba jest znacznie większa. Badania wykazują, że między 25 a 50% pozornie samotnych białych karłów wykazuje obecność metali w ich widmach, co sugeruje, że zbierają one materiał pochodzący z niewidocznych planet lub planetoid. Gdyby olbrzymie planety były powszechne wokół tych zanieczyszczonych metalami białych karłów, sugerowałoby to, że 1) planety te są w stanie przetrwać fazę czerwonego olbrzyma swojej macierzystej gwiazdy oraz 2) odgrywają rolę w grawitacyjnym popychaniu materii w kierunku białego karła.
Susan Mullally ze Space Telescope Science Institute i jej zespół skierowali JWST na cztery białe karły, przy których podejrzewano obecność planet. Okazało się, że te białe karły posiadają metale w swoich atmosferach i są na tyle młode lub wystarczająco blisko, że ich ewentualne planety mogłyby być stosunkowo jasne. Przed dokładnym usunięciem światła białych karłów ze zdjęć, zespół Mullally zauważył to, czego szukał – możliwą gigantyczną planetę wokół dwóch z czterech badanych białych karłów.
Potencjalne planety na orbitach zewnętrznych
Obserwacje wskazują na istnienie czerwonawego obiektu w bliskim sąsiedztwie dwóch białych karłów. Jeśli te obiekty faktycznie są planetami i mają ten sam wiek co ich białe karły (5,3 i 1,6 miliarda lat), to prawdopodobnie mają masę odpowiednio 1-7 i 1-2 razy większą od masy Jowisza. Obecnie krążą one na szacunkowych odległościach 11,47 i 34,62 jednostek astronomicznych (j.a.), co odpowiada odległościom orbitalnym 5,3 i 9,7 j.a., gdy ich gwiazdy macierzyste znajdowały się na ciągu głównym – podobnie jak dzisiejsze odległości orbitalne Jowisza i Saturna w Układzie Słonecznym.
Chociaż obiekty wydają się być związane z białymi karłami, nie jest wykluczone, że są to małe obiekty fotobombujące w naszym Układzie Słonecznym lub odległe, czerwone galaktyki meandrujące w tle. Autorzy określają. że prawdopodobieństwo, że ich wykrycie będzie fałszywie pozytywne, wynosi 1 na 3000.
Jeśli przyszłe obserwacje JWST potwierdzą, że białe karły i ich potencjalne planety towarzyszące krążą blisko siebie, będzie to oznaczać pierwsze bezpośrednie obrazowanie wykrywające planety, które przypominają gazowe olbrzymy w naszym Układzie Słonecznym pod względem wieku, masy i odległości orbitalnej. Co więcej, dostarczy to dowodów na to, że planety znajdujące się w dużych odległościach od gwiazd macierzystych mogą przetrwać ich przemianę w czerwone olbrzymy, a także na to, że gigantyczne planety wokół białych karłów są powszechne i pomagają swoim gospodarzom gromadzić materiał bogaty w metale.
Wyniki badań zostały opublikowane w Astrophysical Journal Letters.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- JWST Photographs Possible Giant Planets Around White Dwarfs
- JWST Directly Images Giant Planet Candidates Around Two Metal-polluted White Dwarf Stars
Źródło: AAS
Na ilustracji: Ilustracja przedstawiająca zachmurzoną egzoplanetę i dysk śmierci krążący wokół białego karła. Źródło: NASA/JPL-Caltech
