Wszystko ma swój kres. Nawet miliardy lat życia gwiazdy. Te najmasywniejsze odchodzą w spektakularnej eksplozji supernowej. Jednak większość gwiazd zakończy życie spokojniej, odrzucając swoje zewnętrzne warstwy w przestrzeń kosmiczną.
Jak powstaje biały karzeł?
Powstaje wówczas świecąca mgławica, która otacza odsłonięte jądro gwiazdy. Jądro to zmienia się w tzw. białego karła. To obiekt o masie zbliżonej do masy Słońca, lecz zamkniętej w kuli o rozmiarach zbliżonych do Ziemi. Początkowo biały karzeł jest ekstremalnie gorący, jednak ochładza się przez kolejne miliardy lat.
Ale nie tylko gwiazdy ewoluują. Ich los bezpośrednio wpływa na otaczające je planety. Gdy nasze Słońce rozpocznie długi okres swojej kosmicznej agonii, najpierw urośnie ponad 200-krotnie. Stanie się czerwonym olbrzymem i pochłonie Merkurego, Wenus, a prawdopodobnie również Ziemię. A co z Marsem i przede wszystkim z olbrzymimi planetami zewnętrznymi?
Aby lepiej zrozumieć ich los, musimy zbadać planety, które przetrwały transformację gwiazdy w białego karła. Właśnie tego dotyczyły niedawne obserwacje prowadzone za pomocą wyjątkowo czułych instrumentów naszego nowego kosmicznego oka – Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST).
Egzoplanety wokół białych karłów
Do tej pory odkryto zaledwie kilka obiektów o masie planetarnej krążących wokół białych karłów. Jednak astronomowie są przekonani, że jest ich znacznie więcej. Nawet połowa zaobserwowanych, pozornie samotnych białych karłów, wykazuje w swoich widmach metale.
Właśnie ślady metali sugerują, że gwiazdy zbierają materię z niewidocznych dla naszych teleskopów planet lub planetoid. Zdaniem badaczy, jeśli olbrzymie planety są powszechne wokół wykazujących w swoim widmie metale białych karłów, może to oznaczać, że planety takie są w stanie przetrwać fazę czerwonego olbrzyma.
Egzoplanety krążące wokół białych karłów / ryc. Mullally et al. 2024, CC-BY-4.0
Dr Susan Mullally wraz ze swoimi współpracownikami ze Space Telescope Science Institute, wskazała cztery białe karły, które mogą posiadać planety. Wytypowane przez nią gwiazdy mają w swoich atmosferach metale. Nawet jeszcze przed cyfrowym usunięciem światła białych karłów ze zdjęć, zespół dr Mullally dostrzegł to, czego szukał. Czyli potencjalną olbrzymią egzoplanetę. Udało się to w przypadku dwóch z czterech białych karłów.
Przyszłość Układu Słonecznego
Obserwacje wykonane przez JWST pokazują czerwonawe obiekty w pobliżu dwóch białych karłów. Jeśli obiekty te rzeczywiście są planetami w tym samym wieku, co ich macierzyste białe karły (5,3 i 1,6 miliarda lat), prawdopodobnie mają masy odpowiednio 1– 7 i 1–2 mas Jowisza. Obecnie krążą one w odległościach szacowanych na 11,47 i 34,62 jednostek astronomicznych (AU). To odpowiada odległościom orbitalnym wynoszącym 5,3 AU i 9,7 AU, gdy ich gwiazdy macierzyste znajdowały się w ciągu głównym. Czyli krążyły w podobnej odległości od macierzystej gwiazdy, co Jowisz i Saturn od Słońca.
Jeśli przyszłe obserwacje JWST potwierdzą powyższe przypuszczenia, będzie to oznaczało pierwszą bezpośrednią detekcję planet podobnych do gazowych olbrzymów w naszym Układzie Słonecznym pod względem wieku, masy i odległości orbitalnej. Co więcej, będzie to dowód na to, że planety mogą przetrwać fazę rozszerzania się umierającej gwiazdy macierzystej, a olbrzymie planety wokół białych karłów mogą istnieć powszechnie. W przyszłości nasz Układ Słoneczny może więc wyglądać podobnie.
Źródło: The Astrophysical Journal Letters.
