For første gang har astronomer fundet beviser for en kæmpe planet i kredsløb om en lille, død hvid dværgstjerne. Og overraskende nok er planeten på størrelse med Neptun mere end fire gange diameteren af den stjerne på størrelse med Jorden, som den kredser om.

“Denne stjerne har en planet, som vi ikke kan se direkte,” siger Boris Gänsicke fra University of Warwick, der er forfatter til undersøgelsen, i en pressemeddelelse. “Men fordi stjernen er så varm, fordamper den planeten, og vi opdager den atmosfære, som den mister.” Faktisk sender den brændende stjerne en strøm af fordampet materiale væk fra planeten med en hastighed på omkring 260 millioner tons om dagen.

Den nye opdagelse tjener som det første bevis på, at en gigantisk planet har overlevet en stjernes overgang til en hvid dværg. Det tyder på, at fordampende planeter omkring døde stjerner kan være noget almindeligt i hele universet. Og da vores sol ligesom de fleste stjerner også på et tidspunkt vil udvikle sig til en hvid dværg, kan fundet endda kaste lys over vores solsystems skæbne.

En uventet parring

Den pågældende hvide dværg, der er døbt WDJ0914+1914, befinder sig omkring 1.500 lysår væk i stjernebilledet Krebs. Selv om den hvide dværg ikke længere gennemgår kernefusion som en normal stjerne, betyder dens vedvarende varme, at den stadig har en blævrende temperatur på 25.000 Celsius (49.500 grader Fahrenheit). Det er ca. fem gange så varmt som solen.

Forskerne fandt i første omgang frem til den ulmende stjernekerne til opfølgning efter at have gennemgået omkring 7.000 hvide dværge, der er identificeret af Sloan Digital Sky Survey. Da holdet analyserede WDJ0914+1914’s unikke spektrer, opdagede de kemiske fingeraftryk af brint, hvilket er noget usædvanligt. Men de fandt også tegn på ilt og svovl – elementer, som de aldrig havde set i en hvid dværg før.

“Det var en af disse tilfældige opdagelser,” sagde Gänsicke i en pressemeddelelse fra European Southern Observatory (ESO). “Vi vidste, at der måtte foregå noget usædvanligt i dette system, og vi spekulerede i, at det kunne være relateret til en eller anden form for planetrest.”

Så for at få en bedre forståelse af, hvad der skete i det mærkelige system, brugte holdet X-shooter-instrumentet på ESO’s Very Large Telescope i Chile til at foretage opfølgende observationer. På baggrund af det mere detaljerede kig fandt forskerne ud af, at de usædvanlige grundstoffer, som de troede var indlejret i den hvide dværg, i virkeligheden kom fra en gasskive, der hvirvler rundt om den døde stjerne.

“I første omgang troede vi, at der var tale om en dobbeltstjerne med en akkretionsskive dannet af masse, der flyder mellem de to stjerner,” siger Gänsicke. “Vores observationer viser imidlertid, at der er tale om en enkelt hvid dværg med en disk omkring sig, der er ca. 10 gange så stor som vores sol, og som udelukkende består af brint, ilt og svovl. Et sådant system er aldrig set før, og det stod straks klart for mig, at dette var en unik stjerne.”

Efter at have indset, hvor usædvanlig den hvide dværg virkelig var, flyttede holdet deres fokus til at finde ud af, hvad pokker der kunne skabe et sådant system.

“Det tog et par uger med meget hård tænkning at finde ud af, at den eneste måde at lave en sådan skive på er fordampningen af en kæmpe planet,” siger Matthias Schreiber, der er astronom ved universitetet i Valparaiso i Chile, og som var afgørende for at bestemme det bizarre systems tidligere og fremtidige udvikling. Deres detaljerede analyse af diskens sammensætning matchede det, som astronomer ville forvente, hvis indvoldene fra en isgigant som Uranus og Neptun blev fordampet ud i rummet.

Baseret på Schreibers beregninger betyder den hvide dværgs ekstreme temperatur, at den bombarderer den nærliggende kæmpeplanet – som befinder sig 0,07 astronomiske enheder (AU) fra stjernen, hvor 1 AU er afstanden mellem Jorden og Solen – med højenergifotoner. Dette får planeten til at miste sin masse med en hastighed på mere end 3.000 tons i sekundet.

Men ifølge artiklen, der blev offentliggjort onsdag i Nature, “Efterhånden som den hvide dværg fortsætter med at afkøle, vil massetabshastigheden gradvist falde og blive uopdagelig i Og til den tid, tilføjer artiklen, vil kæmpeplaneten kun have mistet “en ubetydelig brøkdel af sin samlede masse”, eller ca. 0.04 Neptun-masser.

Da kæmpeplaneten befinder sig så tæt på den hvide dværg, burde den ifølge forskerne være blevet ødelagt i løbet af stjernernes røde kæmpefase. Det vil sige, medmindre den er vandret indad, efter at stjernen overgik til en hvid dværg.

“Denne opdagelse er et stort fremskridt, fordi vi i løbet af de sidste to årtier har haft voksende beviser for, at planetsystemer overlever ind i den hvide dværgs fase,” siger Gänsicke. “Vi har set en masse asteroider, kometer og andre små planetariske objekter ramme hvide dværge, og for at forklare disse hændelser kræves der større, planetmasserige legemer længere ude. At have beviser for en egentlig planet, der selv blev spredt ind, er et vigtigt skridt.”

Den endelige skæbne for vores solsystem

I løbet af 5 milliarder år, når solen brænder den sidste brint i sin kerne af, vil den gå videre til at smelte koncentriske skaller af brint omkring sin nu inaktive kerne. Denne ustabile proces vil få solen til at vokse til en rød kæmpe, hvilket betyder, at den vil sluge Merkur, Venus og sandsynligvis også Jorden.

Men efterhånden som solen udvider sig, bliver dens gravitationelle greb om dens ydre materialehinde mere og mere tyndt. Til sidst vil den kaste sine ydre lag ud i rummet. Og når den gør det, vil en fremmed astronom se en smuk planetarisk tåge, der omgiver solens udbrændte, utroligt varme kerne – kendt som en hvid dværg.

I en ledsagende artikel, der også blev offentliggjort onsdag i Astrophysical Journal Letters, udforsker Schreiber og Gänsicke dette scenarie og beskriver i detaljer, hvordan den fremtidige hvide dværgsol ligesom WDJ0914+1914 skulle fordampe vores solsystems kæmpeplaneter.

“På en måde,” siger Schreiber, “giver WDJ0914+1914 os et glimt af den meget fjerne fremtid for vores eget solsystem.”