Przejdź do głównej zawartości

Odkryto pierwszą planetę krążącą wokół białego karła

Międzynarodowy zespół astronomów korzystający z satelity TESS i teleskopu Spitzera poinformował, że być może znaleziono pierwszą planetę blisko orbitującą wokół białego karła, gęstej pozostałości po gwieździe podobnej do Słońca, ok. 40% większej od Ziemi.


Obiekt wielkości Jowisza, nazwany WD 1856 b, jest około siedem razy większy niż biały karzeł, nazwany WD 1856+534. Okrąża ten gwiezdny żużel w czasie 34 godziny, ponad 60 razy szybciej niż Merkury Słońce.

Jakimś sposobem WD 1856 b udało się zbliżyć znacznie do białego karła i przetrwać. Proces tworzenia białego karła niszczy pobliskie planety, a wszystko, co później zbliży się za bardzo, jest zwykle rozrywane na strzępy przez potężną grawitację gwiazdy. Nadal pozostaje wiele pytań dotyczących tego, w jaki sposób WD 1856 b dotarła do obecnego miejsca i przetrwała.

TESS monitoruje duże obszary nieba, zwane sektorami, przez blisko miesiąc. Takie długie przypatrywanie się pozwala satelicie znaleźć egzoplanety, czyli światy poza naszym Układem Słonecznym, dzięki uchwyceniu zmian jasności gwiazd wywołanych tranzytem planet przed ich tarczą.

TESS zaobserwował WD 1856 b w odległości około 80 lat świetlnych od nas, w konstelacji nieba północnego Smok. Planeta krąży wokół chłodnego, cichego białego karła, który ma około 18 000 km średnicy, może mieć nawet 10 mld lat i jest odległym członkiem układu potrójnego gwiazd.

Kiedy gwieździe podobnej do Słońca zabraknie paliwa, pęcznieje setki do tysięcy razy w stosunku do pierwotnego rozmiaru, tworząc chłodniejszego czerwonego olbrzyma. Ostatecznie wyrzuca zewnętrzne warstwy gazu, tracąc około 80% swojej masy. Pozostałe po niej gorące jądro staje się białym karłem. Wszelkie pobliskie obiekty są zwykle pochłaniane i spalane podczas tego procesu, który w tym układzie obejmowałby WD 1856 b na jego obecnej orbicie. Andrew Vanderburg, asystent profesora astronomii na Uniwersytecie Wisconsin-Madison, i jego koledzy szacują, że możliwa planeta musiała powstać co najmniej 50 razy dalej od swojego obecnego położenia.

„Od dawna wiemy, że po narodzinach białych karłów odległe małe obiekty, takie jak asteroidy i komety, mogą rozproszyć się do wewnątrz w kierunku tych gwiazd. Zwykle są rozrywane przez silną grawitację białego karła i zmieniają się w dysk szczątków. Dlatego byłem tak podekscytowany, kiedy Andrew powiedział mi o tym układzie. Widzieliśmy wskazówki, że planety również mogą rozpraszać się do wewnątrz, ale wydaje się, że po raz pierwszy widzieliśmy planetę, która wyglądała na taką, co przetrwała całą podróż” – mówi współautor Siyi Xu, asystent astronoma z międzynarodowego Obserwatorium Gemini w Hilo na Hawajach.

Zespół sugeruje kilka scenariuszy, które mogły skierować WD 1856 b na eliptyczną orbitę wokół białego karła. Trajektoria ta z czasem stałaby się bardziej kołowa, gdy grawitacja gwiazdy rozciągnęła by obiekt, tworząc ogromne przypływy, które rozpraszały jego energię orbitalną.

„Najbardziej prawdopodobny przypadek dotyczy kilku innych ciał wielkości Jowisza w pobliżu orbity WD 1856 b. Grawitacyjny wpływ tak dużych obiektów może łatwo doprowadzić do niestabilności, której potrzeba, aby wrzucić planetę do wewnątrz. Ale w tym momencie nadal mamy więcej teorii niż punktów danych” – powiedziała współautorka badania Juliette Becker z CalTech.

Inne możliwe scenariusze obejmują stopniowe przyciąganie grawitacyjne dwóch innych gwiazd w układzie, czerwonych karłów G229-20 A i B, trwające przez miliardy lat oraz przelot zbuntowanej gwiazdy zakłócający układ. Zespół Vanderburga uważa, że te i inne wyjaśnienia są mniej prawdopodobne, ponieważ wymagają precyzyjnie dostrojonych warunków, aby osiągnąć takie same efekty, jak potencjalne olbrzymie planety towarzyszące.

Obiekty rozmiarów Jowisza mogą zajmować olbrzymi zakres mas, od planet zaledwie kilka razy masywniejszych od Ziemi po małomasywne gwiazdy tysiące razy masywniejsze od Ziemi. Inne to brązowe karły, które znajdują się na granicy pomiędzy planetą a gwiazdą. Zwykle naukowcy w celu pomiaru masy obiektu zwracają się do obserwacji prędkości radialnych, co może wskazywać na jego skład i naturę. Metoda ta polega na badaniu, w jaki sposób orbitujący obiekt „przeciąga” swoją gwiazdę i zmienia barwę jej światła. Ale w tym przypadku biały karzeł jest tak stary, że jego światło stało się zarówno zbyt słabe jak i pozbawione cech charakterystycznych, aby naukowcy mogli wykryć zauważalne zmiany.

Zamiast tego zespół obserwował układ w podczerwieni za pomocą teleskopu Spitzer, zaledwie kilka miesięcy przed wycofaniem go z eksploatacji. Gdyby WD 1856 b był brązowym karłem lub gwiazdą o małej masie, emitowałby własną poświatę w podczerwieni. Oznacza to, że Spitzer zarejestrowałby jaśniejszy tranzyt, niż gdyby obiekt był planetą, która raczej blokuje, niż emituje światło. Kiedy naukowcy porównali dane ze Spitzera z tranzytem w świetle widzialnym wykonanym za pomocą Gran Telescopio Canarias na Wyspach Kanaryjskich, nie dostrzegli żadnej zauważalnej różnicy. To, w połączeniu z wiekiem gwiazdy i innymi informacjami o układzie, doprowadziło ich do wniosku, że WD 1856 b jest najprawdopodobniej planetą nie większą niż 14 Jowiszów. Przyszłe badania i obserwacje mogą potwierdzić ten wniosek.

Znalezienie ewentualnego świata blisko białego karła skłoniło współautorkę badania Lisę Kaltenegger, Vanderburga i innych do rozważenia implikacji dla badania atmosfer małych skalistych światów w podobnych sytuacjach. Załóżmy na przykład, że planeta wielkości Ziemi znajdowała się w takim zakresie odległości orbitalnych wokół WD 1856, gdzie na powierzchni mogłaby istnieć woda. Korzystając z symulacji obserwacji, naukowcy pokazują, że przyszły teleskop Jamesa Webba może wykryć wodę i dwutlenek węgla na hipotetycznym świecie, obserwując zaledwie pięć jego tranzytów.

„Jeszcze bardziej imponujące jest to, że Webb mógł wykryć kombinacje gazów potencjalnie wskazujące na aktywność biologiczną na takim świecie na podstawie zaledwie 25 tranzytów. WD 1856 b sugeruje, że planety mogą przetrwać chaotyczne historie białych karłów. W odpowiednich warunkach światy te mogłyby utrzymać warunki sprzyjające życiu dłużej, niż przewiduje to skala czasu dla Ziemi. Teraz możemy odkryć wiele nowych intrygujących możliwości dla światów krążących wokół tych martwych jąder gwiazd” – mówi Kaltenegger, dyrektor Instytutu Carla Sagana w Cornell.

Obecnie nie ma dowodów sugerujących, że w układzie istnieją inne światy, ale możliwe jest, że istnieją dodatkowe planety i nie zostały jeszcze wykryte. Mogą mieć orbity przekraczające czas, w jakim TESS obserwuje sektor, lub są nachylone względem obserwatora w taki sposób, że tranzyty nie występują. Także biały karzeł jest tak mały, że prawdopodobieństwo uchwycenia tranzytów planet znajdujących się dalej w układzie jest bardzo niskie.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds