Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) Nagyon Nagy Távcsövével (Very Large Telescope – VLT) dolgozó csillagászok elsőként találtak bizonyítékot egy fehér törpecsillag körül keringő óriásbolygó létére. Ez a bolygó egy valaha a Naphoz hasonló csillag forró maradványai körül kering szoros pályán. A közelség miatt a bolygó légköre folyamatosan párolog, és gázkorongot hoz létre a csillag körül. Ez a különleges rendszer szembesít bennünket a saját Naprendszerünk távoli jövőben várható végzetével is.
„Ez egy véletlen felfedezés volt” – fog bele Boris Gänsicke, az Egyesült Királyságbeli Warwicki Egyetem kutatója, a kutatásaik eredményét a Nature folyóiratban a napokban megjelentető kutatócsoport vezetője. Gänsicke és kollégái mintegy 7000, a Sloan Digital Sky Survey által észlelt fehér törpét vizsgáltak meg. Az egyik célpont jelentősen eltért az összes többitől. A csillag fényességének csekély változásait figyelve nagy mennyiségben bukkantak olyan kémiai elemek jelenlétére, amilyenek nem jellemzőek a fehér törpékre. „Rögtön tudtuk, hogy valami különös dolog történik ezzel a csillaggal, és már akkor egy bolygómaradvány hatására gyanakodtunk.”
A különleges jelenség okának pontosabb megértése érdekében a WDJ0914+1914 katalógusjelű fehér törpecsillagot a kutatók az ESO chilei Atacama-sivatagban működő Nagyon Nagy Távcsövének X-shooter nevű műszerével is megvizsgálták. Ezek a kiegészítő mérések megerősítették a hidrogén, oxigén és kén jelenlétét a csillag környezetében. Az ESO X-shooter spektrográfjával felvett regisztrátum finomabb részleteit vizsgálva a csillagászok azt is kiderítették, hogy ezek a szokatlan elemek nem magában a csillagban, hanem a körülötte örvénylő gázkorongban találhatóak.
„Több hetes komoly fejtörés révén jutottunk arra a következtetésre, hogy ez a korong csakis egy óriásbolygó párolgása révén jöhetett létre” – avat be bennünket Matthias Schreiber, a chilei Valparaisoi Egyetem munkatársa, aki a rendszer múltját és jövőbeli fejlődését modellezte.
A hidrogén, oxigén és kén kimutatott mennyisége hasonló a Neptunusz- és Uránusz-szerű óriásbolygók fagyos légkörének mélyén megtalálhatóhoz. Ha egy ilyen bolygó túlságosan közel kering egy kicsi, ám forró fehér törpéhez, akkor a csillag rendkívül erős ultraibolya sugárzása leszakítja a bolygó légkörének külső rétegeit. Az elpárolgó gázanyag egy része a csillag körül anyagbefogási korongot képez, és a fehér törpe felszínére hullik. A csillagászok úgy gondolják, hogy pontosan ezt a folyamatot sikerült megfigyelniük a WDJ0914+1914 körül: az első párolgó, fehér törpe körül keringő óriásbolygó jeleit.
A megfigyelési adatokat elméleti számításokkal kiegészítve az Egyesült Királyságban, Chilében és Németországban dolgozó csillagászokból álló csapat pontos képet festhetett erről a különleges rendszerről. A kicsiny fehér törpe fortyogó felszínén 28 ezer Celsius fok uralkodik, ami ötször forróbb a Napnál. A bolygó ugyanakkor jeges és hatalmas – legalább kétszer nagyobb a gazdacsillagnál, és olyan közel kering hozzá, hogy mindössze 10 nap alatt meg is kerüli azt. Eközben a fehér törpe nagy energiájú fotonjai fokozatosan erodálják a bolygó légkörét. A gáz nagy része elszökik, ám egy kis hányada anyagbefogási korongba rendeződik a csillag körül, és másodpercenként 3000 tonna anyaggal gyarapítja azt. Ez a korong árulja el az egyébként láthatatlan Neptunusz-szerű bolygót.
„Most először tudtuk megmérni az olyan gázok, mint az oxigén és a kén mennyiségét a korongban, amiből pedig az exobolygó légkörének összetételére következtethetünk” – fejti ki Odette Toloza, a Warwicki Egyetem munkatársa, akinek a fehér törpe körüli gázkorong modellezése volt a feladata.
„Ez a felfedezés a bolygórendszerek végső sorsáról is újat mond a számunkra” – teszi hozzá Gänsicke.
A Naphoz hasonló csillagok életük legnagyobb részében hidrogént alakítanak héliummá a magjukban. Amikor azonban kifogynak az üzemanyagból, százszor nagyobb átmérőre fúvódva vörös óriássá válnak, miközben bekebelezik a legközelebbi bolygóikat. A Naprendszerben erre a sorsra fog jutni a Merkúr, a Vénusz, de még a Föld is. Ezt a három bolygót mintegy 5 milliárd év múlva mind elnyeli majd a Nap. A vörös óriáscsillag végül elveszíti a külső rétegeit, és csupán egy forró, ám egyre csak hűlő kiégett mag marad vissza – egy fehér törpecsillag. Az ilyen csillagmaradványok azonban továbbra is otthont adhatnak bolygóknak. A legtöbb ilyen bolygórendszer-maradvány a csillagászok szerint jelenleg is itt van a Tejútrendszerben. Ez idáig azonban a kutatók nem találtak bizonyítékot fehér törpecsillag mellett túlélő óriásbolygóra. A tőlünk mintegy 1500 fényévre, a Rák csillagkép irányában található WDJ0914+1914 körül keringő óriásbolygó bizonyára csak az első a sok hasonló, felfedezésre váró társa közül.
A csillagászok véleménye szerint az ESO X-shooter műszerével most felfedezett exobolygó a gazdacsillagától mindössze 10 millió kilométerre, a Nap sugarának csupán 15-szörösére kering. Ez a keringési pálya a csillag korábbi fejlődési állapotában mélyen a vörös óriáscsillag belsejében lett volna. Ez a szokatlan elhelyezkedés arra utal, hogy a bolygó valamikor, már a fehértörpe-állapot elérése után vándorolt a mai, csillaghoz közelebbi pályájára. Ez a rendszer több bolygója közötti gravitációs kölcsönhatás eredménye lehetett, ami feltételezi, hogy egynél több kísérő is túlélte a központi csillag heves fejlődési szakaszait a múltban.
„Egészen a közelmúltig kevés csillagász tűnődött el azon, hogy milyen sors vár a haldokló csillagok körül keringő bolygókra. Ennek a kiégett csillagmaradvány melletti bolygónak a felfedezése erős figyelmeztetés a számunkra, hogy a világegyetem újra és újra rácáfol az esetleg már berögzült elképzeléseinkre” – zárja gondolatait Gänsicke.
Forrás: ESO