На этой иллюстрации изображен белый карлик, окруженный обломками разрушенных объектов планетной системы. Авторы и права: НАСА, ЕКА, Джозеф Олмстед (STScI)
Астрономы обнаружили множество звезд-белых карликов, окруженных дисками обломков. Эти диски представляют собой остатки планет, разрушенных звездой в процессе ее эволюции. Но они нашли одну неповрежденную планету массой Юпитера, вращающуюся вокруг белого карлика.
Есть ли еще планеты-белые карлики? Могут ли планеты земной группы существовать вокруг белых карликов?
Белый карлик (WD) — это звездный остаток некогда гораздо большей звезды главной последовательности, такой как наше Солнце. Когда звезда того же диапазона масс, что и наше Солнце, покидает главную последовательность, она раздувается и становится красным гигантом. По мере того, как красный гигант стареет и у него заканчивается ядерное топливо, он сбрасывает свои внешние слои, образуя планетарную туманность, мерцающую завесу расширяющегося ионизированного газа, которую все видели на изображениях Хаббла. Примерно через 10 000 лет планетарная туманность рассеивается, и все, что остается, — это белый карлик, одинокий в центре всей этой исчезающей славы.
Белые карлики чрезвычайно плотны и массивны, но их размер примерно равен Земле. Они оставили свою термоядерную жизнь позади и излучают только остаточное тепло. Но все равно жара есть жара, и у белых карликов могут быть обитаемые зоны, хотя они и расположены очень близко.
Астрономы почти уверены, что у большинства звезд есть планеты. Но эти планеты находятся в опасности, когда они вращаются вокруг звезды, которая оставляет главную последовательность позади и становится красным гигантом. Это может нанести ущерб планетам, поглотив некоторые из них и разорвав другие в результате приливных разрушений. Некоторые белые карлики окружены дисками обломков, и они могут быть лишь остатками планет звезды, разорванных звездой на куски на стадии красного карлика.
Но в 2020 году исследователи объявили об открытии нетронутой планеты среди диска обломков в обитаемой зоне вокруг белого карлика WD1054-226. Если он есть, то почти наверняка где-то есть и другие. Почему мы их не нашли? И означает ли тот факт, что первая обнаруженная нами планета имеет массу Юпитера, означает ли это, что в населении экзопланеты WD они доминируют?
В новой статье, размещенной на сервере препринтов arXiv, рассматривается проблема экзопланет вокруг белых карликов и задается вопрос, почему каменистые планеты-белые карлики кажутся редкими. Статья гласит: «Гигантская природа WD 1856 b подразумевает, что транзитные каменистые планеты редки вокруг белых карликов», и она была принята к публикации Ежемесячными уведомлениями Королевского астрономического общества. Автор — Дэвид Киппинг, доцент кафедры астрономии Колумбийского университета в Нью-Йорке.
Белые карлики долговечны и стабильны. Поэтому, хотя их обитаемые зоны намного меньше зоны вокруг такой звезды, как наше Солнце, они все равно существуют. Теоретически на планетах в этих обитаемых зонах могла бы поддерживаться жизнь.
Единственная нетронутая планета вокруг белого карлика, о которой мы знаем наверняка, была обнаружена космическим кораблем НАСА TESS, и это колоссальная цифра: 13,8 массы Юпитера.
«Учитывая относительную нехватку планет-гигантов по сравнению с земными, на что указывают как демография экзопланет, так и теоретическое моделирование (распределение радиусов с тяжелым дном), это, возможно, несколько удивительно», — объясняет Киппинг.
Это заявление может показаться неожиданным для читателей. Беглый взгляд на Каталог экзопланет НАСА показывает 5535 подтвержденных экзопланет; Из них 1898 — Нептуноподобные, а 1756 — газовые гиганты. Только 1675 из них являются Суперземлями, и всего 199 — земными. Утверждение Киппинга о том, что распределение экзопланет является «тяжелым снизу», а это означает, что планет малого радиуса более многочисленно, чем планет большого радиуса, с этой точки зрения кажется загадочным.
Но наши измеренные цифры не отражают того, что происходит на самом деле. Каждый метод обнаружения, который мы используем для поиска экзопланет, имеет свою собственную предвзятость отбора. Короче говоря: мы знаем только то, что нашли. Мы не знаем, что там на самом деле.
«… появляется мнение, что планеты размером с Юпитер составляют меньшинство населения планеты. Таким образом, тот факт, что первая транзитная планета, обнаруженная вокруг WD, оказалась планетой-гигантом, несколько удивителен», — пишет Киппинг. WD 1856 b, возможно, единственная подтвержденная планета-белый карлик, но есть и другие кандидаты, и большинство из них также являются планетами с массой Юпитера или выше.
Киппинг обеспокоен последствиями обнаружения массивного газового гиганта вокруг белого карлика. «Подразумеваемая гипотеза состоит в том, что транзитные каменистые планеты WD редки», — пишет Киппинг.
Существует множество свидетельств существования небольших планет земной группы вокруг белых карликов. Но доказательства находятся в скалистых дисках обломков разрушенных планет земной группы. Это указывает на то, что эти планеты существуют, но тогда возникает вопрос, есть ли неповрежденные планеты в обитаемых зонах? Говорит ли нам обнаружение WD 1856 b что-нибудь о существовании планет земной группы WD?
Есть два способа совместить данные о малых планетах с обнаружением WD 1856 b.
Во-первых, не существует абсолютной причины, по которой маленькие скалистые планеты или массивные планеты с массой Юпитера + должны доминировать в популяции экзопланет WD. «Возможно, распределение переворачивается на каком-то радиусе, представляющем наиболее маловероятный планетарный радиус, а затем снова достигает пика», — пишет Киппинг. Может существовать бесконечное количество распределений; мы просто еще не знаем.
Другой способ примирить это просто. «Вторая возможность заключается в том, что WD 1856 b — это просто счастливая случайность. Возможно, действительно существует сильное донное распределение, и действительно было крайне маловероятно, что экзопланета размером с WD 1856 b будет первой, обнаруженной во время транзита». Это проблема работы только с одной точкой данных.
Киппинг подсчитал, что вероятность того, что первая планета WD окажется массивной, составляет 0,37%. Это крайне редко, но это не обязательно приводит к каким-либо надежным выводам. «Это, конечно, интересно, — пишет Киппинг, — но вряд ли ошеломляющее — в истории астрономии невероятные события могут и произойдут, если будет достаточно времени».
Так, где это оставляет нас? У нас есть одна обнаруженная планета WD, и это огромный газовый гигант, но у нас есть несколько дисков каменистого мусора вокруг WD, которые, должно быть, прибыли с планет земной группы. Что же тогда остается с гипотезой о том, что маленькие каменистые планеты вокруг WD редки?
«По этим причинам мы не считаем нашу гипотезу убедительно обоснованной», — пишет Киппинг.
Возможно, это всего лишь одна из тех вещей, которые, хотя и интересны, но могут привести только к неточным выводам. Как это часто бывает, нам нужно больше данных. «Конечно, было бы преждевременно прекращать текущие и будущие усилия по поиску планет земной группы вокруг WD».
Наука об экзопланетах белых карликов находится только в зачаточном состоянии. Но это вселяет надежду, поскольку WD очень стабильны и долговечны. Как и их обитаемые зоны.
Белые карлики уникальны среди звезд, поскольку их радиус такой же, как у Земли. Они меньше других звезд, и это может облегчить обнаружение планет размером с Землю. Это также может облегчить изучение атмосферы, включая потенциальное обнаружение биосигнатур, что может быть сложнее вокруг гораздо более крупных звезд.
Гипотезу Киппинга о том, что планеты земной группы редко встречаются вокруг WD, легко проверить. Целенаправленный поиск, несомненно, начнет раскрывать истинное население планет вокруг белых карликов.
Если мы обнаружим больше миров, похожих на Землю, вокруг белых карликов, это откроет еще один путь для обитаемости и больший потенциал для сохранения жизни во Вселенной.
Информация от: Universe Today
