För första gången har astronomer upptäckt bevis för att det finns en jätteplanet som kretsar kring en liten, död vit dvärgstjärna. Och överraskande nog är planeten av Neptunus-storlek mer än fyra gånger större än diametern på den jordstora stjärna den kretsar kring.

“Den här stjärnan har en planet som vi inte kan se direkt”, säger studiens författare Boris Gänsicke från University of Warwick i ett pressmeddelande. “Men eftersom stjärnan är så varm avdunstar den planeten, och vi upptäcker atmosfären som den förlorar.” Faktum är att den brinnande stjärnan skickar en ström av förångat material bort från planeten med en hastighet av cirka 260 miljoner ton per dag.

Den nya upptäckten fungerar som det första beviset på att en gigantisk planet har överlevt en stjärnas övergång till en vit dvärg. Det tyder på att förångande planeter runt döda stjärnor kan vara något vanligt i hela universum. Och eftersom vår sol, liksom de flesta stjärnor, så småningom kommer att utvecklas till en vit dvärg, kan fyndet till och med kasta ljus över vårt solsystems öde.

Ett oväntat par

Den vita dvärgen i fråga, med namnet WDJ0914+1914, befinner sig cirka 1 500 ljusår bort i stjärnbilden Kräftan. Även om den vita dvärgen inte längre genomgår kärnfusion som en normal stjärna, innebär den kvardröjande värmen att den fortfarande har en stekhet temperatur på 25 000 Celsius (49 500 grader Fahrenheit). Det är ungefär fem gånger hetare än solen.

Forskarna flaggade först för att följa upp den pyrande stjärnkärnan efter att ha sållat igenom cirka 7 000 vita dvärgar som identifierats av Sloan Digital Sky Survey. När teamet analyserade WDJ0914+1914:s unika spektrum upptäckte de kemiska fingeravtryck av väte, vilket är något ovanligt. Men de upptäckte också tecken på syre och svavel – grundämnen som de aldrig tidigare hade sett i en vit dvärg.

“Det var en sån där tillfällig upptäckt”, säger Gänsicke i ett pressmeddelande från European Southern Observatory (ESO). “Vi visste att det måste vara något exceptionellt som pågår i det här systemet och spekulerade i att det kan vara relaterat till någon typ av planetarisk kvarleva.”

För att få ett bättre grepp om vad som hände i det märkliga systemet använde teamet X-shooter-instrumentet på ESO:s Very Large Telescope i Chile för att göra uppföljande observationer. Baserat på den mer detaljerade tittningen fick forskarna veta att de ovanliga grundämnen som de trodde fanns inbäddade i den vita dvärgen i själva verket kom från en gasskiva som rörde sig runt den döda stjärnan.

“Först trodde vi att det här var en dubbelstjärna med en ackretionsskiva som bildades av massa som flödade mellan de två stjärnorna”, säger Gänsicke. “Våra observationer visar dock att det är en enda vit dvärg med en skiva runt omkring sig som är ungefär 10 gånger större än vår sol och som enbart består av väte, syre och svavel. Ett sådant system har aldrig tidigare setts, och det stod omedelbart klart för mig att detta var en unik stjärna.”

Efter att ha insett hur ovanlig den vita dvärgen verkligen var, flyttade teamet sitt fokus till att ta reda på vad i hela friden som kunde skapa ett sådant system.

“Det tog några veckor av mycket hårt tänkande för att komma fram till att det enda sättet att skapa en sådan skiva är avdunstningen av en jätteplanet”, säger Matthias Schreiber, astronom vid universitetet i Valparaiso i Chile, som var avgörande för att fastställa det bisarra systemets tidigare och framtida utveckling. Deras detaljerade analys av skivans sammansättning stämde överens med vad astronomer skulle förvänta sig om inälvorna från en isjätte som Uranus och Neptunus förångades ut i rymden.

Baserat på Skrivers beräkningar innebär den vita dvärgens extrema temperatur att den bombarderar den närbelägna jätteplaneten – som befinner sig 0,07 astronomiska enheter (AU) från stjärnan, där 1 AU är avståndet mellan jorden och solen – med högenergifotoner. Detta gör att planeten förlorar sin massa med en hastighet av mer än 3 000 ton per sekund.

Men enligt artikeln, som publicerades på onsdagen i Nature, “När den vita dvärgen fortsätter att svalna kommer massförlusthastigheten gradvis att minska och bli omätbar i Och vid det laget, tillägger artikeln, kommer jätteplaneten bara att ha förlorat “en obetydlig bråkdel av sin totala massa”, eller ca 0.04 Neptunusmassor.

Då jätteplaneten ligger så nära den vita dvärgen borde den enligt forskarna ha förstörts under stjärnornas röda jättefas. Det vill säga, om den inte vandrade inåt efter att stjärnan övergick till en vit dvärg.

“Den här upptäckten är ett stort framsteg eftersom vi under de senaste två decennierna har haft växande bevis för att planetsystem överlever in i den vita dvärgens stadium”, säger Gänsicke. “Vi har sett många asteroider, kometer och andra små planetariska objekt träffa vita dvärgar, och för att förklara dessa händelser krävs större kroppar med planetmassa längre bort. Att ha bevis för en verklig planet som i sig själv skingrades är ett viktigt steg.”

Vårt solsystems slutliga öde

Om 5 miljarder år, när solen bränner upp den sista vätgasen i sin kärna, kommer den att övergå till att smälta koncentriska vätskeskalor runt sin nu inerta kärna. Denna instabila process kommer att leda till att solen ballas till en röd jätte, vilket innebär att den kommer att svälja Merkurius, Venus och troligen även jorden.

Men när solen expanderar blir dess gravitationella grepp om det yttre höljet av material mer och mer svagt. Så småningom kommer den att kasta sina yttre lager ut i rymden. Och när den väl gör det skulle en utomjordisk astronom se en vacker planetarisk nebulosa som omger solens utbrända, otroligt heta kärna – känd som en vit dvärg.

I en kompletterande artikel som också publicerades på onsdagen i Astrophysical Journal Letters utforskar Schreiber och Gänsicke detta scenario och beskriver i detalj hur den framtida vita dvärgsolen, liksom WDJ0914+1914, skulle avdunsta vårt solsystems jätteplaneter.

“På sätt och vis”, säger Schreiber, “ger WDJ0914+1914 oss en glimt av den mycket avlägsna framtiden för vårt eget solsystem.”