Oto fascynująca historia jak z prawdziwego kryminału. Mamy tu i śmierć i śledztwo, jednak bohaterami są nie ludzie, ale gwiazda i planeta. I to nie byle jaka, ale planeta drugiej generacji.
Sensacja w świecie astronomii. Pierwszy raz odkryliśmy planetę drugiej generacji. Planety drugiej generacji (często nazywane planetami-feniksami) to egzoplanety, które powstają z materiału odrzuconego przez gwiazdę w fazie jej umierania. Odkrycie to dowodzi, iż śmierć gwiazdy nie musi oznaczać końca życia planet, które wokół niej krążą. Wręcz przeciwnie. To może być, i to dosłownie, początek nowego rozdziału.
Przez ponad ćwierć wieku niezidentyfikowane sygnatury chemiczne białego karła pozostawały uśpione w archiwum Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, aż do momentu, gdy skrupulatne śledztwo młodego astronoma ujawniło coś niezwykłego: duże ilości niobu i innych nietypowych pierwiastków chemicznych, wskazujących na potencjalną planetę drugiej generacji krążącą wokół białego karła.
Chociaż zidentyfikowano już kilka planet krążących wokół białych karłów, jest to pierwsza kandydatka wykazująca cechy planety, która powstała z materiału związanego ze śmiercią gwiazdy, a nie jej narodzinami.
Planeta drugiej generacji istnieje naprawdę
Śledztwo astronomów doprowadziło do ujawnienia nierozwiązanej sprawy w archiwum danych Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. W nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Astronomy , naukowcy donoszą o odkryciu zaskakującego śladu chemicznego, który wskazuje, iż biały karzeł HS 0209+0832 może być nosicielem planety drugiej generacji.
Biały karzeł to pozostałość jądra gwiazdy o małej masie, która wypaliła całe swoje paliwo jądrowe i straciła zewnętrzną powłokę z gazu i pyłu, wyrzucając je w przestrzeń kosmiczną. Planeta drugiej generacji to świat, który powstaje wokół pozostałości gwiazdy z odrzuconego przez nią materiału.
Zamiast mówić o etapie białego karła jako o epilogu historii gwiazdy i jej planet, badania te wskazują, iż znane nam układy to jedynie pierwszy rozdział potencjalnie znacznie dłuższej opowieści, w której pojawiają się nowe postacie. To naprawdę ekscytująca perspektywa – powiedział Jamie Williams, astronom i główny autor, doktorant na Uniwersytecie Warwick w Wielkiej Brytanii.
Niob, czyli trop prowadzący do odkrycia
Ziemia i inne planety w naszym układzie słonecznym to planety pierwszej generacji, które powstały z materiału pozostałego po narodzinach gwiazd.
To, co Hubble pokazuje nam w tym układzie białego karła, to coś, czego wcześniej nie widzieliśmy: duża obfitość pierwiastka niobu, którego charakterystyki nie znałem, gdy po raz pierwszy odkryłem go w danych archiwalnych – powiedział Williams.
Kiedy Hubble po raz pierwszy zaobserwował gwiazdę w 1999 r., dane zawierały około 100 cech chemicznych, których nie udało się zidentyfikować. Williams powrócił do tych zapisów, wyposażony w zaktualizowaną bazę danych chemicznych, i odkrył, iż niob pasuje do wielu tajemniczych cech.
Williams wyjaśnił, iż chociaż niob występuje w naszym układzie słonecznym i ma wiele zastosowań na Ziemi, m.in. w biżuterii i urządzeniach do obrazowania medycznego, ilość odkryta przez Hubble’a w układzie HS 0209+0832 wskazuje, iż planeta nie powstaje w wyniku narodzin gwiazdy, ale z materiału wyrzuconego w trakcie jej obumierania.
Niob i inne pierwiastki cięższe od żelaza są astronomicznie wyjątkowe, ponieważ, w przeciwieństwie do wielu powszechnych pierwiastków, nie powstają w jądrach gwiazd w wyniku syntezy termojądrowej – powiedział Nicholas Stone, astrofizyk teoretyczny z Uniwersytetu Wisconsin-Madison i członek zespołu badawczego. Zamiast tego, te ciężkie pierwiastki mogą być syntetyzowane jedynie w egzotycznych warunkach, które na krótko pojawiają się we wnętrzu umierających gwiazd. Obecność niobu jest oznaką tych śmiertelnych drgawek i wyrzucenia wnętrzności umierającej gwiazdy w przestrzeń kosmiczną.
Ta planeta nie jest chwilowym błędem na kosmicznym radarze
Zespół badawczy potwierdził obserwacje Hubble’a danymi z wycofanej misji FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) NASA, która również wykazała silne ślady niobu w układzie HS 0209+0832. Satelita TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) NASA również obserwował białego karła przez cztery miesiące, co pozwoliło mu wykryć okresowe zmiany jasności, które wskazują, iż planeta krąży w odległości około 6 mln km, znacznie bliżej niż Merkury wokół Słońca.
Zespół badawczy szacuje, iż kandydatka na planetę to gazowy olbrzym o rozmiarach zbliżonych do Jowisza, który gwałtownie traci atmosferę. Ponieważ biały karzeł jest stosunkowo młody, jest wciąż bardzo gorący i prawdopodobnie bombarduje planetę energią, która zdziera z niej zewnętrzną materię.
Ilustracja podzielona na ćwiartki, przedstawiająca ewolucję układu gwiezdnego w czasie. Lewy górny obrazek jest oznaczony jako 1. To gwiazda podobna do Słońca. Przedstawia małą, świecącą żółtą gwiazdę, której środek stanowią inne słabe gwiazdy na tle kosmosu. Prawy górny obrazek jest oznaczony jako 2. To czerwony olbrzym. Przedstawia znacznie większą, napuchniętą, pomarańczowo-czerwoną gwiazdę z żółtą poświatą w środku. Lewy dolny obrazek jest oznaczony jako 3. To biały karzeł z dyskiem protoplanetarnym drugiej generacji, przedstawiający jasną, białą gwiazdę, mniejszą od pierwotnej gwiazdy podobnej do Słońca, otoczoną świecącym, pyłowym, niebiesko-białym dyskiem, który jaśnieje bliżej gwiazdy. Prawy dolny obrazek jest oznaczony jako 4. Akrecja planety drugiej generacji. Przedstawia gwiazdę podobną do obrazka 3, ale dysk jest mniejszy i ma bardziej fioletowy kolor. Planeta krąży po lewej stronie dolnej części gwiazdy. Planeta jest większa od gwiazdy i ma słaby ogon prowadzący z powrotem do dysku wokół gwiazdy.Materiał atmosferyczny opada z powrotem w kierunku białego karła, tworząc dysk, a następnie opada na jego powierzchnię. W ten sposób Hubble wykrył chemiczne sygnatury planety podczas badania gwiazdy.
Pomimo utraty masy, Williams stwierdził, iż planeta prawdopodobnie nie jest chwilowym błędem na kosmicznym radarze.
Jeśli planeta drugiej generacji istnieje, myślę, iż ma duże szanse na przetrwanie. Z czasem biały karzeł ostygnie i utrzyma stałą temperaturę, a planeta pozostanie w stabilnej strefie nadającej się do zamieszkania przez miliony lat – powiedział Williams.
Williams dodał, iż wciąż pozostaje wiele do zrobienia, aby zrozumieć tego typu układy – jak powstają planety drugiej generacji, jak powszechne lub rzadkie są i jak ewoluują na orbicie wokół martwej gwiazdy. Przez najbliższe kilka lat będzie korzystał z Hubble’a do zgłębiania tych kwestii, mając nadzieję na zgromadzenie obszernych danych i statystyk dotyczących tych nowych typów ciał niebieskich.
Myślę, iż te badania są ważnym przykładem tego, iż odkrycia naukowe nie są prostą drogą. Często potrzeba tego magicznego momentu, kiedy ludzie dyskutują o ważnych pytaniach i uświadamiają sobie, iż razem mogą znaleźć nieoczekiwane odpowiedzi – powiedział.
Główna ilustracja: Koncepcja artystyczna planety drugiej generacji. Gazowa planeta na pierwszym planie po prawej stronie, widoczna głównie w zarysie, krąży wokół małej, białej gwiazdy HS 0209+0832 w tle po lewej stronie. Grafika: NASA, ESA, L. Hustak (STScI)
