Γιγαντιαίος πλανήτης εξαερώνεται, γύρω από λευκό νάνο!

Ερευνητές που χρησιμοποιούν το Very Large Telescope της ESO έχουν για πρώτη φορά βρει στοιχεία για έναν γιγαντιαίο πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από ένα άστρο λευκό νάνο. Ο πλανήτης περιστρέφεται γύρω από τον ζεστό λευκό νάνο, ότι δηλαδή απέμεινε από ένα αστέρι σαν τον ήλιο, σε κοντινή απόσταση, με συνέπεια την «εξάτμιση» της ατμόσφαιρας του πλανήτη, τα αέρια της οποία σχηματίζουν ένα δίσκο αερίου γύρω από το αστέρι. Αυτό το μοναδικό σύστημα υποδεικνύει τι μπορεί να γίνει και στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα στο μακρινό μέλλον.

«Ήταν μια τυχαία ανακάλυψη» λέει ο ερευνητής Boris Gänsicke, από το Πανεπιστήμιο του Warwick στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης, που δημοσιεύθηκε σήμερα 4 Δεκεμβρίου 2019 στο Nature. Η ομάδα είχε εξετάσει γύρω στους 7000 λευκούς νάνους και βρήκε έναν που δεν είναι όμοιος με κανέναν άλλον. Αναλύοντας τις λεπτές παραλλαγές του φωτός του άστρου, βρήκαν ίχνη χημικών στοιχείων σε ποσότητες που οι επιστήμονες δεν είχαν παρατηρήσει ποτέ πριν σε ένα λευκό νάνο. «Ξέραμε ότι πρέπει να υπάρχει κάτι εξαιρετικό σε αυτό το σύστημα και εικάζεται ότι μπορεί να σχετίζεται με κάποιο είδος πλανητικού υπολείμματος».

Για να πάρει μια καλύτερη ιδέα για τις ιδιότητες αυτού του ασυνήθιστου αστέρα, με το όνομα WDJ0914 + 1914, η ομάδα το ανέλυσε και με τον ανιχνευτή ακτίνων X του Very Large Telescope στην έρημο Atacama της Χιλής. Αυτές οι παρατηρήσεις επιβεβαίωσαν την παρουσία υδρογόνου, οξυγόνου και θείου να σχετίζονται με το λευκό νάνο. Μελετώντας τις ακριβείς λεπτομέρειες στα φάσματα που έλαβε με την ανάλυση της ακτινοβολίας Χ, η ομάδα ανακάλυψε ότι αυτά τα στοιχεία βρίσκονται σε ένα δίσκο αερίου που στροβιλίζεται γύρω από το λευκό νάνο και δεν προέρχονται από το ίδιο το αστέρι.

«Χρειάστηκαν λίγες εβδομάδες σκληρής σκέψης για να καταλάβουμε ότι ο μόνος τρόπος για να δημιουργηθεί ένας τέτοιος δίσκος είναι η εξάτμιση ενός γιγαντιαίου πλανήτη», λέει ο Matthias Schreiber από το Πανεπιστήμιο Valparaiso της Χιλής, ο οποίος υπολογίζει την προηγούμενη και μελλοντική εξέλιξη αυτού του συστήματος.

Οι ανιχνευμένες ποσότητες υδρογόνου, οξυγόνου και θείου είναι παρόμοιες με εκείνες που βρίσκονται στα βαθιά ατμοσφαιρικά στρώματα παγωμένων, γιγαντιαίων πλανητών όπως ο Ποσειδώνας και ο Ουρανός. Εάν ένας τέτοιος πλανήτης περιστρέφεται γύρω από ένα ζεστό λευκό νάνο, η ακραία υπεριώδης ακτινοβολία από το αστέρι θα απογυμνώσει τα εξωτερικά του στρώματα και μερικά από αυτά τα αέρια θα στροβιλίζονται σε ένα δίσκο, ο οποίος θα περιζώσει τον λευκό νάνο. Αυτό είναι που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι βλέπουν γύρω από το WDJ0914 + 1914: ο πρώτος πλανήτης αερίων που περιστρέφεται γύρω από έναν λευκό νάνο.

Συνδυάζοντας δεδομένα παρατήρησης με θεωρητικά μοντέλα, η ομάδα των αστρονόμων από το Ηνωμένο Βασίλειο, τη Χιλή και τη Γερμανία ήταν σε θέση να σχηματίσει μια σαφέστερη εικόνα αυτού του μοναδικού συστήματος. Ο λευκός νάνος είναι μικρός, αλλά με την υπερβολική επιφανειακή θερμοκρασία των 28.000 βαθμών Κελσίου (πέντε φορές τη θερμοκρασία του Ήλιου). Αντίθετα, ο πλανήτης είναι παγωμένος και μεγάλος - τουλάχιστον διπλάσιας διαμέτρου από το αστέρι. Δεδομένου ότι περιστρέφεται γύρω από τον ζεστό λευκό νάνο σε μια περίοδο μόλις 10 ημερών, τα υψηλής ενέργειας φωτόνια από το αστέρι διαλύουν σταδιακά την ατμόσφαιρα του πλανήτη με ρυθμό 3000 τόνων ανά δευτερόλεπτο. Το μεγαλύτερο μέρος του αερίου διαφεύγει στο διάστημα, αλλά ένα μέρος σχηματίζει ένα δίσκο που στροβιλίζεται γύρω από το αστέρι. Είναι αυτός ο δίσκος που καθιστά ορατό τον πλανήτη που μοιάζει με τον Ποσειδώνα.

«Μπορούμε να μετρήσουμε τις ποσότητες αερίων όπως το οξυγόνο και το θείο στο δίσκο, το οποίο παρέχει ενδείξεις για τη σύνθεση της ατμόσφαιρας του εξωπλανήτη», λέει ο Odette Toloza από το Πανεπιστήμιο του Warwick, ο οποίος ανέπτυξε ένα μοντέλο για το δίσκο αερίου γύρω από τον λευκό νάνο.

"Η ανακάλυψη ανοίγει επίσης ένα νέο παράθυρο στην τελική μοίρα των πλανητικών συστημάτων", προσθέτει ο Gänsicke. Αστέρια όπως ο Ήλιος μας καίνε υδρογόνο στους πυρήνες τους για το μεγαλύτερο μέρος της ζωής τους. Μόλις εξαντληθούν αυτά τα καύσιμα, φουσκώνουν σε κόκκινους γίγαντες, γίνονται εκατοντάδες φορές μεγαλύτεροι και εξαερώνουν τους κοντινούς πλανήτες. Στην περίπτωση του Ηλιακού Συστήματος, αυτό θα συμβεί στον Ερμή, στην Αφροδίτη και ίσως και στη Γη, σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Τελικά, αστέρια σαν τον ήλιο χάνουν τα εξωτερικά τους στρώματα, αφήνοντας πίσω τους μόνο έναν πυρωμένο πυρήνα, ένα λευκό νάνο. Τέτοια αστρικά κατάλοιπα μπορούν ακόμα να φιλοξενήσουν πλανήτες και πολλά από αυτά τα συστήματα αστέρων πιστεύεται ότι υπάρχουν στον γαλαξία μας. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες δεν βρήκαν ποτέ στοιχεία για έναν επιζώντα γιγαντιαίο πλανήτη γύρω από ένα λευκό νάνο. Η ανίχνευση ενός εξωπλανήτη σε τροχιά γύρω από το WDJ0914 + 1914, που βρίσκεται περίπου 1500 έτη φωτός μακριά, στον αστερισμό του Καρκίνου, μπορεί να είναι η πρώτη από τις πολλές τέτοιες περιπτώσεις.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, ο εξωπλανήτης που βρέθηκε τώρα, απέχει από τον λευκό νάνο μόλις 10 εκατομμύρια χιλιόμετρα ή 15 φορές την ακτίνα του ήλιου και λογικά θα ήταν βαθιά μέσα στον ‘πρώην’ κόκκινο γίγαντα. Η ασυνήθιστη θέση του πλανήτη υποδηλώνει ότι κάποια στιγμή και αφού το άστρο έγινε λευκός νάνος, ο πλανήτης κινήθηκε πιο κοντά σε αυτό. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτή η νέα τροχιά θα μπορούσε να είναι αποτέλεσμα βαρυτικών αλληλεπιδράσεων με άλλους πλανήτες στο σύστημα, πράγμα που σημαίνει ότι περισσότεροι από ένας πλανήτες μπορεί να έχουν επιβιώσει από τη βίαιη μετάβαση του άστρου σε λευκό νάνο.

«Μέχρι πρόσφατα, πολύ λίγοι αστρονόμοι πίστευαν στην επιβίωση των πλανητών γύρω από τα αστέρια που υπέστησαν τέτοιες μεταβολές. Η ανακάλυψη ενός πλανήτη που περιστρέφεται γύρω από έναν πυρωμένο πυρήνα καταδεικνύει ότι το Σύμπαν προκαλεί επανειλημμένα το μυαλό μας να ξεπεράσει τις καθιερωμένες μας ιδέες» καταλήγει ο Gänsicke.

ΠΗΓΗ: https://phys.org/news/2019-12-giant-planet-white-dwarf.html

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Credit: ESO/M. Kornmesser (Creative Commons Attribution 4.0 International License).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Warm Jupiter! Ένας νέος «ζεστός Δίας» ανακαλύφθηκε!