Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba zbadał atmosferę planety orbitującej białego karła. To pierwszy taki przypadek.
Ta planeta wygląda jak kosmiczny ocalały, który po prostu nie powinien mieć prawa istnieć. WD1856b krąży wokół martwej gwiazdy tak blisko, iż pełny obieg zajmuje jej zaledwie 1,4 dnia. Problem w tym, iż jej gwiazda wcześniej musiała przejść przez fazę czerwonego olbrzyma, czyli napuchnąć do rozmiarów zdolnych pożreć pobliskie planety. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pokazał jednak, iż WD1856b nie musiała przetrwać w samym piekle. Najpewniej przeczekała śmierć gwiazdy dalej, a dopiero miliardy lat później spadła na ciasną orbitę wokół jej martwego jądra.
Ta planeta jest większa od swojej gwiazdy
WD1856b znajduje się około 80 lat świetlnych od Ziemi i jest gazowym olbrzymem. Sama planeta jest większa od obiektu, wokół którego krąży, bo jej gospodarz to biały karzeł, czyli gęsta pozostałość po gwieździe podobnej do Słońca. Taki biały karzeł może mieć rozmiary zbliżone do Ziemi, ale upchnięta jest w nim ogromna masa dawnego gwiezdnego jądra.
To właśnie dlatego układ od początku był tak dziwny z perspektywy astronomów. Planeta ma rozmiary wielokrotnie większe od białego karła, a jednocześnie krąży ekstremalnie blisko. Gdyby znajdowała się tam już wcześniej, powinna zostać pochłonięta, gdy gwiazda umierała i rozdęła się jako czerwony olbrzym.
Pisaliśmy o podobnym końcu w tekście: Życie na Ziemi nie przetrwa śmierci Słońca. To straszna wizja, a ratunkiem będzie tylko ucieczka. Nasze Słońce też za kilka miliardów lat przejdzie przez fazę czerwonego olbrzyma, a później zostanie po nim biały karzeł.
Webb zajrzał w atmosferę ocalałej planety
Webb nie tylko potwierdził obecność planety. Zespół astronomów z Northwestern University wykorzystał jego instrumenty do zbadania atmosfery WD1856b. To pierwszy przypadek takiej charakterystyki atmosfery planety krążącej wokół białego karła.
W danych widać metan oraz aerozole, czyli drobne cząstki tworzące coś w rodzaju mgieł lub chmur. Atmosfera planety może przez to przypominać pod względem barwy i chemii skojarzenia z Tytanem, księżycem Saturna. Jeszcze ciekawsza jest temperatura. Planeta ma około 400 K, czyli około 127 st. C. To znacznie więcej, niż można wyjaśnić samym światłem chłodnego białego karła.
Właśnie ta gorączka okazała się śladem przeszłości. Gazowe olbrzymy stygną w przewidywalny sposób, tracąc energię zgromadzoną podczas formowania i stopniowo oddając ją w przestrzeń kosmiczną. Astronomowie potrafią dość dokładnie oszacować, jak powinna wyglądać temperatura takiej planety w zależności od jej wieku i odległości od gwiazdy. jeżeli więc planeta jest dziś wyraźnie za ciepła, coś musiało ją niedawno, w kosmicznej skali, rozgrzać – np. gwałtowne zderzenie z innym obiektem, silne oddziaływania grawitacyjne z sąsiednimi planetami albo nagłe zmiany w jej orbicie, które zwiększyły ilość pochłanianego promieniowania.
Nie przeżyła w ogniu. Raczej wróciła po wszystkim
Najprostsza hipoteza mówiła, iż WD1856b mogła zostać pochłonięta przez umierającą gwiazdę, przetrwać przejście przez jej zewnętrzne warstwy i wyjść po drugiej stronie. Brzmi to ekscytująco, ale nowe dane wskazują raczej na zupełnie inny scenariusz.
Według rekonstrukcji planeta przez krytyczny etap śmierci gwiazdy krążyła dalej, w bezpiecznej odległości. Dopiero 3-5,5 mld lat po tym, jak gwiazda stała się białym karłem, WD1856b zaczęła migrować do środka układu. Najpewniej pomogły w tym oddziaływania grawitacyjne innych gwiazd w tym układzie. Obecny biały karzeł jest częścią systemu potrójnego, a dalsi towarzysze mogli stopniowo rozchwiać orbitę planety.
Gdy gazowy olbrzym zbliżał się do martwej gwiazdy, silna grawitacja białego karła zaczęła go rozgrzewać przez oddziaływania pływowe. Planeta wylądowała na dzisiejszej ciasnej orbicie, a potem zaczęła stygnąć. Webb zobaczył więc nie tylko atmosferę, ale też termiczny ślad tej późnej migracji.
To zapowiedź przyszłości Układu Słonecznego
WD1856b jest ważna nie dlatego, iż mogłaby być miejscem do życia. To gazowy olbrzym przy martwej gwieździe, a nie druga Ziemia, więc byłoby to po prostu niemożliwe. Jej wartość polega na tym, iż pokazuje, iż śmierć gwiazdy nie musi być końcem całego układu planetarnego.
Kiedy Słońce umrze, to jego najbliższe planety będą miały bardzo zły los. Merkury i Wenus praktycznie nie mają szans, a Ziemia jest pod znakiem zapytania. choćby jeżeli sama skała przetrwa, życie zniknie dużo wcześniej. Jednak zewnętrzne planety, takie jak Jowisz, Saturn, Uran i Neptun, mogą wejść w zupełnie nowy etap historii.
Pisaliśmy o końcu Układu Słonecznego także w tekście: Zagłada Układu Słonecznego nastąpi znacznie szybciej niż ktokolwiek sądził. WD1856b sugeruje, iż po śmierci gwiazdy układ nie zamiera jak wyłączony zegarek. Grawitacja dalej działa, orbity dalej się zmieniają, a planety mogą migrować przez miliardy lat.
Martwe gwiazdy mogą mieć żywe układy
To odkrycie jest tak naprawdę bardzo ważne dla Webba. Teleskop udowodnił właśnie, iż da się badać atmosfery planet wokół białych karłów, choć takie układy są ekstremalnie trudne. Gdy planeta przechodzi przed małą tarczą białego karła, blokuje ogromną część jego światła. W przypadku WD1856b mówimy o wyjątkowo głębokim tranzycie, co daje astronomom szansę wydobycia szczegółów atmosfery.
Pisaliśmy już o tym, jak Webb potrafi rozkładać atmosfery egzoplanet na chemiczne ślady, w tekście: Pandora ma zrobić to, czego nie potrafi Webb. Mały teleskop z istotną misją. Tu stawka pozostało dziwniejsza, bo nie chodzi tylko o skład atmosfery, ale o odtworzenie historii planety po śmierci jej gwiazdy.
WD1856b pokazuje, iż planety mogą mieć drugie życie. Nie spokojne i przyjazne, ale dynamiczne, gwałtowne i rozpisane na miliardy lat. Gwiazda umiera, zostaje po niej stygnący biały karzeł, a mimo to grawitacyjna układanka przez cały czas się przesuwa.
Kosmos po śmierci wcale nie jest spokojny
Śmierć gwiazdy nie zamyka historii jej planet. Część zostaje pochłonięta, część wyrzucona w przestrzeń międzygwiezdną, gdzie może przez miliardy lat dryfować jako samotne, zimne światy, a część może przetrwać na dalekich, stabilnych orbitach wokół pozostałości gwiazdy. Są też takie, które po długim czasie, pod wpływem zaburzeń grawitacyjnych i oddziaływań z innymi obiektami, stopniowo zmieniają swoje trajektorie i wracają bliżej martwego jądra, gdzie mogą zostać rozerwane lub wchłonięte. To pokazuje, iż układy planetarne są znacznie bardziej dynamiczne i długowieczne, niż mogłoby się nam wydawać na pierwszy rzut oka.
WD1856b nie oszukała śmierci gwiazdy w taki sposób, iż przeszła przez czerwonego olbrzyma bez szwanku. Po prostu nie było jej wtedy tam, gdzie dziś ją widzimy. Dopiero po wszystkim grawitacja ściągnęła ją w pobliże białego karła.
To czyni ten układ czymś w rodzaju zapowiedzi odległej przyszłości. Gdy Słońce umrze, to Układ Słoneczny nie będzie już naszym domem, ale może wcale nie będzie martwy. Będzie tylko zupełnie innym miejscem, w którym ocalałe planety przez cały czas będą tańczyć wokół gwiezdnego popiołu.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
