Astronomové poprvé objevili důkaz o existenci obří planety obíhající kolem malé mrtvé hvězdy – bílého trpaslíka. A překvapivě má planeta o velikosti Neptuna více než čtyřikrát větší průměr než hvězda o velikosti Země, kolem které obíhá.
“Tato hvězda má planetu, kterou nemůžeme přímo vidět,” uvedl v tiskové zprávě autor studie Boris Gänsicke z University of Warwick. “Protože je však hvězda tak horká, planeta se vypařuje a my detekujeme atmosféru, kterou ztrácí.” Ve skutečnosti žhavá hvězda vysílá proud vypařeného materiálu pryč od planety rychlostí asi 260 milionů tun denně.
Nový objev slouží jako první důkaz, že gargantuovská planeta přežila přechod hvězdy na bílého trpaslíka. Naznačuje, že vypařující se planety kolem mrtvých hvězd mohou být ve vesmíru do jisté míry běžné. A protože se naše Slunce, stejně jako většina hvězd, nakonec také vyvine v bílého trpaslíka, mohl by tento objev dokonce vrhnout světlo na osud naší sluneční soustavy.
Nečekaná dvojice
Dotčený bílý trpaslík, označovaný jako WDJ0914+1914, se nachází asi 1 500 světelných let daleko v souhvězdí Raka. Přestože v bílém trpaslíkovi již neprobíhá jaderná fúze jako v normální hvězdě, jeho přetrvávající žár znamená, že jeho teplota stále dosahuje neuvěřitelných 49 500 stupňů Fahrenheita (25 000 stupňů Celsia). To je asi pětkrát více než Slunce.
Výzkumníci původně označili doutnající hvězdné jádro ke sledování poté, co prošli asi 7 000 bílých trpaslíků identifikovaných v rámci Sloan Digital Sky Survey. Když tým analyzoval unikátní spektra WDJ0914+1914, objevil chemické otisky vodíku, což je poněkud neobvyklé. Zaznamenali však také známky přítomnosti kyslíku a síry – prvků, které u bílých trpaslíků nikdy předtím neviděli.
“Byl to jeden z těch náhodných objevů,” uvedl Gänsicke v tiskové zprávě Evropské jižní observatoře (ESO). “Věděli jsme, že se v tomto systému musí dít něco výjimečného, a spekulovali jsme, že by to mohlo souviset s nějakým typem planetárního pozůstatku.”
Aby tedy tým lépe pochopil, co se v tomto podivném systému děje, použil k následným pozorováním přístroj X-shooter na Velmi velkém dalekohledu ESO v Chile. Na základě detailnějšího pohledu vědci zjistili, že neobvyklé prvky, o kterých si mysleli, že jsou obsaženy v bílém trpaslíkovi, ve skutečnosti pocházejí z disku plynu, který se pohybuje kolem mrtvé hvězdy.
“Nejprve jsme si mysleli, že se jedná o dvojhvězdu s akrečním diskem vytvořeným z hmoty proudící mezi oběma hvězdami,” řekl Gänsicke. “Naše pozorování však ukazují, že se jedná o jediného bílého trpaslíka s diskem kolem něj, který je zhruba desetkrát větší než naše Slunce a je tvořen výhradně vodíkem, kyslíkem a sírou. Takový systém nebyl nikdy předtím pozorován a mně bylo okamžitě jasné, že se jedná o unikátní hvězdu.”
Poté, co si uvědomili, jak neobvyklý bílý trpaslík ve skutečnosti je, přesunul tým svou pozornost na zjištění, co sakra může takový systém vytvořit.
“Trvalo několik týdnů velmi usilovného přemýšlení, než jsme přišli na to, že jediným způsobem, jak může takový disk vzniknout, je vypařování obří planety,” řekl Matthias Schreiber, astronom z Univerzity ve Valparaisu v Chile, který měl zásadní význam pro určení minulého a budoucího vývoje tohoto bizarního systému. Jejich podrobná analýza složení disku odpovídala tomu, co by astronomové očekávali, kdyby se do vesmíru vypařily vnitřnosti ledového obra, jako jsou Uran a Neptun.
Na základě Schreiberových výpočtů znamená extrémní teplota bílého trpaslíka, že bombarduje blízkou obří planetu – která se nachází 0,07 astronomické jednotky (AU) od hvězdy, kde 1 AU je vzdálenost Země-Slunce – vysokoenergetickými fotony. To způsobuje, že planeta ztrácí svou hmotnost rychlostí více než 3 000 tun za sekundu.
Ale podle článku, publikovaného ve středu v časopise Nature, “jak bude bílý trpaslík pokračovat v ochlazování, rychlost ztráty hmotnosti se bude postupně snižovat a stane se nezjistitelnou v roce A do té doby, dodává článek, obří planeta ztratí pouze “nevýznamný zlomek své celkové hmotnosti”, tedy asi 0,5 tuny.04 hmotnosti Neptuna.
Protože se obří planeta nachází tak blízko bílého trpaslíka, měla by být podle vědců zničena během fáze červeného obra. Tedy pokud po přechodu hvězdy na bílého trpaslíka nemigrovala dovnitř.
“Tento objev je velkým pokrokem, protože v posledních dvou desetiletích jsme měli stále více důkazů, že planetární systémy přežívají do fáze bílého trpaslíka,” řekl Gänsicke. “Byli jsme svědky mnoha srážek planetek, komet a dalších malých planetárních objektů s bílými trpaslíky a vysvětlení těchto událostí vyžaduje větší tělesa s hmotností planety ve větší vzdálenosti. Mít důkaz o skutečné planetě, která se sama rozptýlila, je důležitý krok.”
Konečný osud naší Sluneční soustavy
Za 5 miliard let, až Slunce spálí poslední vodík ve svém jádře, přejde k tavení koncentrických slupek vodíku kolem svého nyní neaktivního jádra. Tento nestabilní proces způsobí, že se Slunce nafoukne do podoby červeného obra, což znamená, že pohltí Merkur, Venuši a pravděpodobně i Zemi.
Jak se však Slunce rozpíná, jeho gravitační sevření vnějšího obalu z materiálu je stále slabší. Nakonec své vnější vrstvy odhodí do vesmíru. A jakmile se tak stane, spatří mimozemský astronom nádhernou planetární mlhovinu obklopující vyhořelé, neuvěřitelně horké jádro Slunce – známé jako bílý trpaslík.
V doprovodném článku, který byl rovněž publikován ve středu v časopise Astrophysical Journal Letters, Schreiber a Gänsicke zkoumají tento scénář a podrobně popisují, jak by budoucí slunce s bílým trpaslíkem mělo podobně jako WDJ0914+1914 vypařit obří planety naší sluneční soustavy.
“V jistém smyslu,” říká Schreiber, “nám WDJ0914+1914 poskytuje pohled do velmi vzdálené budoucnosti naší vlastní sluneční soustavy.”