Astronomai stebisi, kad mirusi žvaigždė galėjo „pagimdyti” naują planetą

Žvaigždė išnaudojo savo branduolinį kurą, išmetė išorinius sluoksnius ir paliko mažą, itin karštą liekaną. Tačiau aplink ją galėjo prasidėti nauja istorija: iš į kosmosą paskleistos medžiagos susiformuoti planeta. Astronomų aptikti požymiai leidžia svarstyti būtent tokį scenarijų – ir kartu padeda paaiškinti mįslę, kurios atsakymo ieškota nuo 1999 metų.

Tyrėjų dėmesio centre – baltoji nykštukė HS 0209+0832, esanti maždaug už 270 šviesmečių nuo Žemės. Aplink ją galbūt skrieja dujų milžinė, praminta Fenikso planeta. Šis palyginimas pasirinktas dėl galimos jos kilmės: kaip mitinis paukštis atgimsta iš pelenų, taip šis pasaulis galėjo susidaryti iš medžiagos, kurią žvaigždė išmetė baigdama savo gyvenimą.

Kol kas tai planetos kandidatė, o ne galutinai patvirtintas atradimas. Vis dėlto tyrėjai turi kelis tarpusavyje derančius įrodymus, dėl kurių ši hipotezė tapo rimtai svarstoma. Darbas paskelbtas moksliniame žurnale „Nature Astronomy“.

Atsakymas slėpėsi stebėjimuose, atliktuose prieš beveik tris dešimtmečius

Šios istorijos pradžia siekia 1999 metus, kai Hablo kosminis teleskopas stebėjo baltąją nykštukę. Žvaigždės šviesos spektre mokslininkai užfiksavo maždaug šimtą linijų, kurių nepavyko patikimai paaiškinti. Tokios linijos svarbios todėl, kad cheminiai elementai sugeria tam tikrų bangos ilgių šviesą ir palieka atpažįstamus pėdsakus.

Duomenys niekur nedingo – jie liko archyve. Voriko universiteto tyrėjas Jamie Williamsas prie jų sugrįžo naudodamasis atnaujinta cheminių elementų duomenų baze. Daugeliui anksčiau neatpažintų linijų pavyko rasti atitikmenis. Vienas svarbiausių buvo niobis – elementas, kurio iki tol nebuvo aptikta kitose analizuotose baltosiose nykštukėse. Jo požymius patvirtino ir kitos kosminės misijos, FUSE, stebėjimai.

Niobio gausa šioje sistemoje pasirodė esanti daugiau nei tūkstantį kartų didesnė, palyginti su Saulės cheminės sudėties atskaitos verte. Kartu aptikti ir kiti neįprastą sudėtį rodantys elementai, tarp jų varis bei cinkas. Mokslininkams svarbus visas šis derinys: jis gali atskleisti, iš kur atkeliavo ant baltosios nykštukės patenkanti medžiaga.

Sunkieji elementai, tokie kaip niobis, gali susidaryti mirštančiose milžinėse vykstant neutronų pagavos procesams. Todėl neįprasta cheminė sudėtis tapo užuomina, kad medžiagos šaltinis galėjo susiformuoti iš pačios žvaigždės išmestų sluoksnių.

Planeta galėjo atsirasti tuomet, kai jos žvaigždės gyvenimas jau baigėsi

Žemė ir kitos Saulės sistemos planetos priklauso vadinamajai pirmajai kartai: jos susidarė iš medžiagos, likusios formuojantis Saulei. Fenikso planetos hipotezė numato kitokią įvykių seką. Pirmiausia žvaigždė nugyveno savo gyvenimą, išsipūtė į milžinę ir išmetė išorinius sluoksnius. Vėliau dalis šios medžiagos galėjo susitelkti į diską, kuriame susiformavo naujas dangaus kūnas.

Toks procesas nėra savaime suprantamas. Išmestos dujos gali tiesiog išsisklaidyti kosmose. Voriko universiteto komanda svarsto, kad diskui susidaryti galėjo padėti žvaigždė palydovė, kurios gravitacija sulaikė dalį medžiagos ir nukreipė ją į orbitą. Tai siūlomas susidarymo paaiškinimas, kuriam taip pat reikia papildomų įrodymų.

Jeigu scenarijus pasitvirtintų, HS 0209+0832 būtų pirmoji žinoma baltoji nykštukė, prie kurios patvirtinta antros kartos planeta. Tokios sistemos paieškai atsivertų naujas kelias: astronomai galėtų ieškoti panašaus cheminio pėdsako kitų žvaigždžių liekanų šviesoje.

„Mirusi žvaigždė“ čia yra vaizdingas apibūdinimas. Baltoji nykštukė nebevykdo įprastų žvaigždę maitinančių branduolinės sintezės procesų, tačiau vis dar spinduliuoja sukauptą šilumą. Netoli jos skriejančiai planetai šios šilumos gali būti daugiau negu pakankamai.

Metai truktų vos 4,4 dienos, o atmosfera nuolat trauktųsi

Papildomą užuominą pateikė NASA palydovas TESS. Jo duomenyse aptikti reguliarūs sistemos šviesio svyravimai, pasikartojantys maždaug kas 4,4 dienos. Tyrėjų vertinimu, toks signalas dera su arti baltosios nykštukės skriejančia dujų milžine. Jeigu ši interpretacija teisinga, tiek truktų vienas planetos apsisukimas aplink žvaigždės liekaną – jos metai.

Galimas pasaulis galėtų būti maždaug Jupiterio dydžio. Dėl artimos orbitos jis taip pat galėtų būti visada atsigręžęs į baltąją nykštukę ta pačia puse. Tačiau nei tikslūs planetos parametrai, nei šviesio svyravimų paaiškinimas dar nėra galutinai nustatyti.

Baltosios nykštukės temperatūra siekia maždaug 35 tūkstančius kelvinų. Jos intensyvi spinduliuotė galėtų ardyti planetos atmosferą ir išnešti dujas į aplinkinę erdvę. Pagal vieną tyrime nagrinėtą modelį, kuriame planetos dydis ir masė prilygsta Jupiteriui, medžiagos netekimo tempas būtų apie milijardą kilogramų per sekundę. Tai modelio rezultatas, priklausantis nuo planetos savybių, o ne tiesiogiai išmatuotas nuostolis.

Ištrūkusios dujos galėtų sudaryti į kometos uodegą panašų srautą. Dalis medžiagos patektų ant baltosios nykštukės ir paliktų jos atmosferoje tuos cheminius pėdsakus, kuriuos stebi astronomai. Taigi žvaigždės kadaise išmesta medžiaga, galbūt tapusi planetos dalimi, dabar palaipsniui grįžtų atgal.

Ar tolimoje ateityje kažkas panašaus galėtų nutikti Saulei?

Nepaisant atšiaurių sąlygų, tyrėjai neatmeta, kad galima planeta išliktų ilgai. Baltajai nykštukei vėstant, jos gaunamos spinduliuotės kiekis mažėtų. Jamie Williamsas svarsto, kad ateityje planeta galėtų atsidurti temperatūriniu požiūriu gyvybei tinkamoje zonoje ir joje išbūti milijonus metų.

Tačiau „gyvybei tinkama zona“ dar nereiškia gyvenamos planetos. Tai apibūdina sąlygas, kuriomis tinkamą atmosferą turinčio kūno paviršiuje teoriškai galėtų išlikti skystas vanduo. Šiuo atveju kalbama apie galimą dujų milžinę, todėl išvada, kad joje galėtų atsirasti gyvybė, būtų gerokai per ankstyva.

Saulė taip pat kada nors taps baltąja nykštuke. Ar iš jos išmestų sluoksnių galėtų susiformuoti naujos planetos, šiandien atsakymo nėra. HS 0209+0832 tyrimas suteikia priežastį šį klausimą nagrinėti, tačiau vienos sistemos hipotezės negalima laikyti mūsų Saulės sistemos ateities scenarijumi.

Kol kas astronomų laukia tolesni stebėjimai. O beveik tris dešimtmečius archyve saugotos nepaaiškintos linijos jau tapo svarbia užuomina: aplink žvaigždės liekaną galbūt skrieja pasaulis, kurio istorija prasidėjo tik tuomet, kai pati žvaigždė baigė savąją.