Świat powstały z materii gwiazdy
Obiekt krążący wokół białego karła może być przykładem niezwykle rzadkiego typu planety. Badanie opisujące odkrycie opublikowano w czasopiśmie „Nature Astronomy”.
Możliwość powstawania takich planet była wcześniej rozważana w odniesieniu do układów z pulsarami. Najnowsze obserwacje wskazują natomiast, że podobny proces może zachodzić także w otoczeniu białych karłów, czyli znacznie częściej spotykanych pozostałości po gwiazdach.
Planety drugiej generacji mają powstawać z materiału wyrzuconego przez gwiazdę, wokół której wcześniej krążyły, gdy znajdowała się ona w końcowym okresie swojego życia.
Biały karzeł jest pozostałością gwiazdy, która przestała prowadzić reakcje termojądrowe i odrzuciła swoje zewnętrzne warstwy. Taki obiekt może przechwytywać materię pochodzącą z planet znajdujących się na jego orbicie. Jej ślady mogą następnie zostać wykryte w atmosferze białego karła, a analiza obecnych w niej pierwiastków pozwala określić skład chemiczny materii pochodzącej z jego otoczenia. W takich przypadkach często obserwowane są pierwiastki związane ze skałami, w tym krzem i żelazo.
Pierwiastki wskazujące na pochodzenie planety
Szczególną uwagę astronomów zwróciła atmosfera białego karła HS 0209+0832. Jej skład chemiczny znacząco wyróżniał się obecnością dużych ilości ciężkich pierwiastków, wśród których znalazły się cynk, miedź oraz niob. Stężenie niobu było ponad tysiąc razy wyższe niż w przypadku Słońca. Pierwiastek ten został po raz pierwszy wykryty w atmosferze białego karła.
Obecność tych pierwiastków odpowiada procesowi powolnego wychwytu neutronów, określanemu jako s-process. W jego wyniku podczas późnych etapów ewolucji gwiazdy powstają ciężkie pierwiastki. Proces ten zachodzi w fazie czerwonego olbrzyma.
Według badaczy taki skład chemiczny nie pasuje do zwykłej planety pierwszej generacji. Obserwowane pierwiastki mogą więc wskazywać na sposób, w jaki powstał analizowany obiekt.
Materiał wyrzucony przez gwiazdę mógł utworzyć planetę
Naukowcy uważają, że najbardziej prawdopodobnym scenariuszem jest obecność młodej planety drugiej generacji, która obecnie dostarcza materię białemu karłowi HS 0209+0832. Taki obiekt mógł narodzić się w dysku utworzonym z materiału wyrzuconego przez gwiazdę w końcowej fazie jej życia.
Ponieważ materiał tworzący dysk pochodził bezpośrednio z gwiazdy, powinien zawierać duże ilości ciężkich pierwiastków. Ich ślady zostały następnie znalezione w atmosferze białego karła.
Utworzenie dysku protoplanetarnego w opisanych warunkach jest jednak trudne, co może wyjaśniać, dlaczego takie planety są rzadko spotykane. Pod koniec życia pojedyncza gwiazda wyrzuca materię mniej więcej we wszystkich kierunkach. W układzie HS 0209+0832 mogła znajdować się gwiazda towarzysząca, której oddziaływanie grawitacyjne wpłynęło na ruch wyrzucanego materiału. Część tej materii mogła dzięki temu pozostać na orbicie zamiast całkowicie opuścić układ.
Obiekt wielkości Jowisza obiega białego karła w 4,4 dnia
Dodatkowych informacji dostarczyły obserwacje wykonane przez należącego do NASA satelitę TESS. Astronomowie zauważyli niewielkie, regularne zmiany jasności, które powiązano z obecnością planety.
Sygnał pojawiał się w odstępach wynoszących 4,4 dnia. Dane wskazują na obiekt o rozmiarach zbliżonych do Jowisza, znajdujący się bardzo blisko białego karła. Obrót białego karła jest zsynchronizowany z okresem obiegu planety.
Tak bliska orbita powinna powodować intensywną utratę materii z zewnętrznych warstw atmosfery planety pod wpływem silnego promieniowania białego karła. Materiał tracony przez planetę może następnie opadać na powierzchnię gwiezdnej pozostałości i odpowiadać za nietypowy skład chemiczny jej atmosfery.
Jeśli obserwacje zostaną potwierdzone, HS 0209+0832 stanie się pierwszym znanym białym karłem, wokół którego znajduje się planeta drugiej generacji. Odkrycie wskazywałoby również na możliwość poszukiwania kolejnych takich obiektów poprzez analizowanie atmosfer białych karłów pod kątem charakterystycznych śladów węgla oraz ciężkich pierwiastków.
Mariusz Drzewiecki
