Odkrycie planety WD 1856 b krążącej wokół białego karła

WD 1856 b to planeta o rozmiarach zbliżonych do Jowisza, która krąży wokół białego karła WD 1856+534, oddalonego od Ziemi o około 80 lat świetlnych. Co ciekawe, sama gwiazda jest wielkości Ziemi, co oznacza, że planeta jest aż siedmiokrotnie większa od swojego gospodarza. WD 1856 b okrąża białego karła w zaledwie 34 godziny, utrzymując się na niezwykle ciasnej orbicie, zaledwie 3 miliony kilometrów od gwiazdy, czyli 50 razy bliżej niż Ziemia od Słońca.

Białe karły powstają, gdy gwiazda podobna do Słońca kończy swoje życie, przechodząc przez fazę czerwonego olbrzyma. W tym okresie gwiazda gwałtownie się powiększa, pochłaniając i niszcząc planety znajdujące się na bliskich orbitach. Odkrycie planety WD 1856 b w tak bliskim sąsiedztwie białego karła było zaskoczeniem dla naukowców, którzy spodziewali się, że powinna ona zostać unicestwiona podczas ekspansji gwiazdy.

Jak WD 1856 b znalazła się tam, gdzie jest dzisiaj?

Dzięki obserwacjom przeprowadzonym przez teleskop Webba, astronomowie po raz pierwszy byli w stanie dokładnie zmierzyć masę i temperaturę tej niezwykłej planety, a także wykryć obecność jej atmosfery. Analiza światła podczas tranzytu, czyli przejścia planety na tle gwiazdy, pozwoliła ustalić, że masa WD 1856 b mieści się w przedziale od czterech do jedenastu mas Jowisza. Jeszcze bardziej zaskakujące okazały się pomiary temperatury. Planeta jest znacznie cieplejsza, niż wynikałoby to z ilości energii otrzymywanej od białego karła, jej temperatura sięga około 126 stopni Celsjusza. Oznacza to, że musi ona wciąż oddawać nagromadzone w przeszłości ciepło.

„Główne pytanie brzmi, jak WD 1856 b znalazła się tam, gdzie jest dzisiaj. Istnieją dwie teorie. Jedna mówi, że planeta została pochłonięta przez gwiazdę macierzystą w trakcie jej przemiany w czerwonego olbrzyma i jakoś zdołała przetrwać wewnątrz niej. Druga zakłada, że jej migracja nastąpiła wskutek grawitacyjnego wpływu innych obiektów w układzie. Biały karzeł jest częścią potrójnego układu gwiazd i te pozostałe gwiazdy mogły wpłynąć na orbitę WD 1856 b” - mówi współautor pracy, Christopher O’Connor z Northwestern University w Illinois w USA.

Odtworzylić temperaturę planety w przeszłości

Naukowcy zdali sobie sprawę, że obecnie nie ma źródła energii generującego ciepło tej planety, więc musi to być energia resztkowa z wcześniejszego okresu, gdy planeta była podgrzewana. Korzystając z modeli chłodzenia obiektów takich jak WD 1856 b oraz nowych danych z teleskopu Webba dotyczących masy planety i jej obecnej temperatury, zespół był w stanie odtworzyć temperaturę planety w przeszłości i wywnioskować, jak dawno temu musiała zostać podgrzana. Okazało się, że najprawdopodobniej miało miejsce między 3 a 5,5 miliarda lat po tym, jak gwiazda przeszła fazę czerwonego olbrzyma i stała się już białym karłem. W tym scenariuszu planeta znajdowała się na szerokiej orbicie, która chroniła ją przed gwiazdą podczas jej niszczącej fazy czerwonego olbrzyma, a dopiero później przemieściła się w obecne miejsce. „W miarę jak planeta przesuwała się do wewnątrz, oddziaływanie z silną grawitacją białego karła spowodowało znaczne jej ogrzanie. Od tego czasu planeta się ochładza” - dodaje O’Connor.

Światło gwiazdy przechodzące przez atmosferę planety dostarczyło również informacji o jej składzie chemicznym. „Zaobserwowaliśmy charakterystyczne sygnały małych cząstek w jej chmurach i węglowodorów, najprawdopodobniej metanu. To pierwszy przypadek, gdy udało się zbadać atmosferę na planecie, która przechodzi przed martwą gwiazdą” - podkreśla współautorka pracy, Victoria Boehm z Cornell University. „Niedawno zaobserwowaliśmy cztery kolejne tranzyty WD 1856 b za pomocą teleskopu Webba, by dokładniej zbadać chemię jej atmosfery. Nie możemy się doczekać wyników” - dodaje.

Jaka przyszłość Układu Słonecznego?

Te obserwacje dają istotne wskazówki na temat możliwej przyszłości Układu Słonecznego. Za mniej więcej 5 miliardów lat Słońce wyczerpie paliwo wodorowe w swoim jądrze i powiększy się ponad 100 razy, stając się czerwonym olbrzymem. Następnie zrzuci swoje zewnętrzne warstwy i zakończy życie jako biały karzeł. Najbliższe planety, Merkury, Wenus, a być może także Ziemia zostaną przez tego czerwonego olbrzyma zniszczone. Jednak los bardziej odległych planet, szczególnie gazowych olbrzymów, pozostaje niejasny. Znalezienie i badanie planet krążących wokół pozostałości gwiazd podobnych do Słońca po ich śmierci jest sposobem na poznanie tego, co może się wydarzyć w naszym własnym Układzie Słonecznym w odległej przyszłości.

„Gdy korzystamy z teleskopów, jesteśmy przyzwyczajeni do patrzenia w przeszłość, ale to pierwszy raz, gdy mogliśmy spojrzeć w przyszłość i zobaczyć, co może się stać z zewnętrznymi planetami wokół pozostałości gwiazdy podobnej do Słońca” - dodaje pierwszy autor pracy, Ryan MacDonald z University of St. Andrews w Wielkiej Brytanii. „To jak użycie wehikułu czasu, by zajrzeć w odległą przyszłość naszego Układu Słonecznego”.