Группа астрономов обнаружила останки мертвой звезды, известной как белый карлик, с уцелевшей экзопланетой, похожей на Юпитер.
Команда использовала метод микролинзирования, при котором астрономы ждут, пока две звезды идеально выстроятся в линию, если смотреть с Земли, и наблюдают, как свет от далекой звезды отклоняется под действием гравитационного притяжения более близкой.
Белые карлики - это маленькие звезды, которые медленно остывают, потому что в них больше не сжигается ядерное топливо. Ближе к смерти такие звезды, как наше Солнце, превращаются в красного гиганта, а затем выбрасывают свои внешние слои, оставляя лишь небольшое плотное ядро - белый карлик. Этот остаток представляет собой "то, что, по нашему мнению, произойдет с нашей Солнечной системой примерно через восемь миллиардов лет", - говорит Джошуа Блэкман, астроном из Университета Тасмании, возглавлявший исследование. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
По словам Блэкмана, по мере роста Солнца в красный гигант оно "уничтожит Меркурий и Венеру и, вполне возможно, Землю", прежде чем уменьшится до белого карлика.
Микролинзирование требует изучения того, как свет, прошедший мимо звезды, был искажен. Глядя на то, как звезда изменила проходящий свет, астрономы могут выяснить "геометрию системы", узнать массу звезды и, возможно, экзопланеты, вращающиеся вокруг нее, говорит Блэкман.
Это косвенный способ измерения, но "команда провела очень тщательный анализ", и исследование получилось убедительным, говорит Даниель Апай, астроном и планетолог из Университета Аризоны, который не принимал участия в исследовании. Апай возглавляет проект НАСА "Чужие Земли" по изучению экзопланет.
Для микролинзирования, которое произошло в 2010 году, потребовалась сеть телескопов, и хотя эти данные рассказали команде о массе звезды и ее экзопланеты, они не дали прямого изображения. Поэтому спустя несколько лет команда обратилась в обсерваторию Кека на Гавайях, где находится один из крупнейших оптических телескопов в мире, чтобы попытаться наблюдать саму звезду. Команде пришлось ждать, пока соединение (которое позволило провести микролинзирование) закончится и две звезды достаточно удалятся друг от друга на небе, чтобы можно было четко рассмотреть каждую из них, что позволило бы определить, насколько они яркие и большие.
Из данных микролинзирования команда получила "очень сильное указание на то, что там есть планета массой около Юпитера и звезда", - говорит Блэкман. Но, как ни странно, используя обсерваторию Кека, они не смогли обнаружить звезду.
Телескоп должен был быть достаточно мощным, чтобы увидеть любую типичную звезду на таком расстоянии. В конце концов, они поняли, что тот факт, что они не смогли обнаружить звезду, не был ошибкой в оборудовании - это означало, что звезда была просто слишком тусклой, чтобы ее увидеть. Оставалось лишь несколько объяснений.
"Это может быть либо белый карлик, либо... черная дыра, либо нейтронная звезда", - говорит Блэкман. Но наблюдение микролинзирования показало, что объект должен быть меньше массы нашего Солнца, и не существует известного способа формирования черной дыры или нейтронной звезды такого маленького размера, поэтому белый карлик, по его словам, является наилучшим объяснением.
В будущем команда надеется наблюдать белый карлик непосредственно с помощью космического телескопа "Хаббл" или "Джеймс Уэбб", говорит Блэкман, оба из которых "видят достаточно глубоко в небе, чтобы мы могли непосредственно наблюдать свет от белого карлика".
Но почему обнаружение планеты вокруг белого карлика является чем-то особенным?
Во-первых, это редкое явление. Это первый случай использования микролинзирования для поиска белого карлика и только пятый белый карлик, когда-либо обнаруженный с экзопланетой, по словам Блэкмана.
И в качестве окна в наше будущее ни один из других белых карликов не является убедительным заместителем Солнца. Две экзопланеты находятся очень близко к своим белым карликам - всего лишь на расстоянии, равном расстоянию, на котором Меркурий вращается вокруг нашего Солнца, говорит Блэкман. Астрономы не знают, как они там оказались, но наши планеты не так уютно соседствуют с нашим Солнцем.
Еще одна экзопланета вращается вокруг белого карлика и пульсара, или пульсирующей нейтронной звезды. Круто, но не то, что у нас на заднем дворе. Последняя планета вращается на таком большом расстоянии от своего белого карлика, что астрономы даже не уверены, принадлежит ли она вообще этой звезде, говорит Блэкман.
Система, обнаруженная командой Блэкмана, представляет собой одинокую звезду с газовым гигантом примерно на 40 процентов больше Юпитера, который движется по примерно такой же орбите. Планета, похоже, пережила гибель звезды "более или менее нетронутой", - говорит Блэкман. Эта находка является первым конкретным подтверждением идеи о том, что наши внешние планеты могли пережить гибель Солнца.
"Мы ожидаем, что Юпитер и Сатурн переживут [смерть Солнца], но у нас не было прямых доказательств того, что это так", - говорит Блэкман. Если Земля еще не будет уничтожена к восьми миллиардам лет, "она будет полна лавовых озер и очень негостеприимна".
По его словам, "это первое обнаружение планеты белого карлика с помощью микролинзирования", но с помощью космического телескопа Римана, запланированного на середину 2020-х годов, ученые надеются найти сотни планет.