Вчені підтвердили існування крижаної екзопланети у білого карлика

2020 року у білого карлика WD 1856+534, розташованого на відстані близько 80 світлових років від Землі, виявили газовий гігант, проте його точна природа досі залишалася під питанням. Тепер за допомогою космічної обсерваторії «Джеймс Вебб» астрономи підтвердили статус екзопланети та вперше зафіксували її власне теплове випромінювання. Температура атмосфери цього світу виявилася рекордно низькою — близько 87°C.

Хоча маса WD 1856+534 b не перевищує шести мас Юпітера і за розміром ця екзопланета можна порівняти з ним, вона довго залишалася практично непомітною для спостережних місій. Її присутність навколо білого карлика WD 1856+534 вперше запідозрили у 2020 році транзитом — коротким затемненням зірки, яке повторюється кожні 1,4 доби і наполовину знижує яскравість світила. 

Тоді астрономи не могли впевнено сказати, що виявили екзопланету, а не маломасивний коричневий карлик. Такі об’єкти зустрічаються в тому числі в подвійних системах з білими карликами, де обидва тіла гравітаційно пов’язані і обертаються замкнутими орбітами навколо загального центру мас.  Тепер, скориставшись встановленим на борту космічного телескопа «Джеймс Вебб» інфрачервоним спектрометром MIRI, астрономи під керівництвом Мері Енн Лімбах (Mary Anne Limbach) з університету Мічігану (США) підтвердили статус WD 1856+534 b як екзоплан випромінювання від об’єкта, змішане з тьмяним світлом білого карлика. 

Порівнявши виміряний спектр з комп’ютерною моделлю світила, астрономи виділили надлишковий інфрачервоний сигнал, який міг виходити ні від пилового диска, ні від другого джерела в поле зору. Це стало ключовим доказом існування екзопланети, а також дозволило визначити температуру її атмосфери, яка становила мінус 87°C (нижче за 200 Кельвінів).  Відкриття робить WD 1856+534 b унікальною ланкою між вже відомими гарячими екзопланетами та холодними гігантами Сонячної системи: цей світ тепліший за Юпітер всього на 60 °C і значно холодніший за всі раніше зафіксовані екзопланети. 

Астрономи також зробили висновок, що WD 1856+534 b розташована в «забороненій зоні» — області, в якій червоні гіганти (старіючі світила, що сильно збільшилися в розмірах) повинні знищувати всі об’єкти поблизу, проте екзопланета змогла вціліти. Дослідники припустили, що спочатку газовий гігант був далеко, а ближче до батьківської зірки його «притягла» гравітаційна взаємодія з іншими тілами, наприклад, сусідніми планетами або світилами. 

Оскільки сам по собі білий карлик значно тьмяніший за звичайну зірку, він не «перекрикує» слабке випромінювання планети, що обертається всього за три мільйони кілометрів від нього, що в 20 разів ближче, ніж Меркурій до Сонця. Текст наукової роботи представлений на сервері препринтів університету Корнелл.  

Хоча цей крижаний світ — не місце для життя, принаймні у звичному нам вигляді, сама можливість існування стабільних планетних орбіт поряд з білими карликами надихає на подальші дослідження: якщо екзопланета з умовами після загибелі батьківської зірки, що підходять для життя, опиниться в потрібній орбіті, у неї буде шанс зберегти атмосферу. 

Автори нового дослідження продовжать спостереження за WD 1856+534 b за допомогою «Вебба», щоб отримати більше даних про атмосферу газового гіганта та з’ясувати, чи є в системі інші тіла, які можуть вплинути на його орбіту. У 2024 році, аналізуючи дані телескопа TESS, інша група астрономів висунула гіпотезу, згідно з якою народження WD 1856+534 b могло бути пов’язане із загибеллю зірки – компаньйона білого карлика.