Planeta Feniks może być jednym z najbardziej niezwykłych światów odkrytych przez astronomów. Obiekt krążący wokół białego karła HS 0209+0832 prawdopodobnie nie powstał razem ze swoją gwiazdą. Według naukowców mógł uformować się znacznie później – z materii wyrzuconej przez gwiazdę podczas jej umierania. Jeśli interpretacja obserwacji się potwierdzi, astronomowie mogą mieć przed sobą rzadki przykład planety drugiej generacji, a przy okazji rozwiązanie zagadki, która zaczęła się jeszcze w 1999 roku.
Planeta Feniks może być światem drugiej generacji
Większość znanych nam planet powstaje z materii otaczającej młodą gwiazdę. Tak narodziły się również planety Układu Słonecznego.
W przypadku układu HS 0209+0832 historia może wyglądać zupełnie inaczej.
Zespół kierowany przez naukowców z University of Warwick scharakteryzował obiekt, który może być pierwszym wykrytym przykładem planety drugiej generacji krążącej wokół białego karła.
HS 0209+0832 znajduje się około 270 lat świetlnych od Ziemi.
Sam biały karzeł jest pozostałością gwiazdy, która wyczerpała swoje paliwo jądrowe. Gwiazdy tego rodzaju przed zakończeniem aktywnego życia przechodzą przez fazę, podczas której silnie się rozszerzają i odrzucają swoje zewnętrzne warstwy.
Zwykle można byłoby uznać to za końcowy rozdział historii układu planetarnego.
Tutaj mógł być to jednak dopiero początek kolejnego.
Nowy świat zbudowany z materii martwej gwiazdy
Według proponowanego przez astronomów scenariusza część materii wyrzuconej podczas późnych etapów życia gwiazdy została zatrzymana przez grawitację.
Zamiast rozproszyć się w przestrzeni, materiał mógł ponownie się połączyć i ostatecznie utworzyć planetę.
Taki świat różniłby się od planet pierwszej generacji. Nie powstałby z pierwotnego dysku materii otaczającego młodą gwiazdę, lecz z materiału przetworzonego wcześniej we wnętrzu gwiazdy i wyrzuconego podczas jej śmierci.
Stąd określenie planeta Feniks – świat, który w pewnym sensie narodził się z pozostałości po swoim własnym słońcu.
Astronomowie nie opierają tej hipotezy wyłącznie na wyglądzie układu. Jednym z najważniejszych tropów okazał się jego niezwykły skład chemiczny.
Zagadka zaczęła się w 1999 roku
Historia odkrycia sięga ubiegłego wieku.
Kosmiczny Teleskop Hubble’a obserwował białego karła HS 0209+0832 już w 1999 roku. Dane ujawniły około 100 linii widmowych, których astronomowie nie potrafili wówczas poprawnie zidentyfikować.
Linie widmowe można potraktować jak chemiczny odcisk palca obiektu. Różne pierwiastki oddziałują ze światłem w charakterystyczny sposób, dzięki czemu astronomowie mogą określać skład odległych obiektów bez pobierania z nich jakichkolwiek próbek.
Przez kolejne lata część sygnałów pozostawała jednak zagadką.
Dopiero wykorzystanie współczesnych danych i ponowna analiza obserwacji zaczęły odsłaniać niezwykłą historię tego układu.
Cynk, miedź i niob zdradziły pochodzenie materii
Naukowcy zidentyfikowali chemiczny ślad obejmujący między innymi cynk, miedź oraz niob.
Ich stężenia były ponad 1000 razy większe niż w Słońcu.
Szczególnie ważny okazał się niob.
Jak podkreślił Boris Gänsicke z University of Warwick, pierwiastka tego wcześniej nie wykryto w żadnym innym analizowanym białym karle. Jego obecność okazała się jednym z elementów, które pozwoliły badaczom połączyć wcześniejsze obserwacje w spójną całość.
Nietypowa kombinacja pierwiastków wskazuje na tak zwany proces s.
Jest to proces jądrowy prowadzący do powstawania ciężkich pierwiastków we wnętrzu starzejących się gwiazd, gdy znajdują się one w późnych etapach swojej ewolucji.
To właśnie ten chemiczny podpis jest tak ważny dla hipotezy o planecie drugiej generacji.
Planeta Feniks nosi chemiczny ślad śmierci swojej gwiazdy
Gdyby obiekt był zwykłą planetą pierwszej generacji, jego historia chemiczna powinna wyglądać inaczej.
Tymczasem obserwowany materiał nosi ślady procesów zachodzących we wnętrzu umierającej gwiazdy.
Nicholas Stone z University of Wisconsin-Madison zwraca uwagę, że właśnie taki skład naprowadził zespół na możliwość, że badany obiekt nie jest pozostałością pierwotnego układu planetarnego.
Mógł powstać dopiero później.
W takim scenariuszu gwiazda najpierw wytworzyła cięższe pierwiastki, następnie wyrzuciła wzbogaconą materię w przestrzeń, a część tego materiału utworzyła nowy świat.
To niemal zamknięty obieg materii w skali astronomicznej.
TESS dostrzegł regularne zmiany jasności
Naukowcy wykorzystali dane pochodzące z kilku obserwatoriów naziemnych i kosmicznych. Wśród nich znalazł się należący do NASA satelita TESS – Transiting Exoplanet Survey Satellite.
Obserwacje ujawniły regularne zmiany jasności białego karła.
Na ich podstawie astronomowie przypuszczają, że potencjalna planeta Feniks może być gazowym olbrzymem wielkości Jowisza.
Obiekt miałby wykonywać pełne okrążenie swojej gwiazdy w zaledwie 4,4 dnia.
Oznaczałoby to niezwykle ciasną orbitę.
Według badaczy jest ona około 25 razy ciaśniejsza niż orbita Ziemi wokół Słońca.
Tak mała odległość ma poważne konsekwencje dla warunków panujących na planecie.
Jedna strona może doświadczać nieustannego dnia
Planeta znajdująca się tak blisko białego karła mogła ulec synchronizacji pływowej.
W takim przypadku okres jej obrotu wokół własnej osi zostałby zsynchronizowany z okresem obiegu wokół gwiazdy.
Rezultat byłby ekstremalny.
Jedna półkula planety byłaby stale skierowana w stronę białego karła, natomiast druga pozostawałaby pogrążona w ciągłej nocy.
Nie byłaby to jednak spokojna noc i dzień podobne do tych znanych z Ziemi. Biały karzeł HS 0209+0832 jest obecnie niezwykle gorący.
Biały karzeł ma około 35 tysięcy stopni Celsjusza
Choć białe karły określa się czasami jako martwe gwiazdy, młode obiekty tego typu mogą pozostawać bardzo gorące.
Temperatura efektywna HS 0209+0832 wynosi około 35 000 stopni Celsjusza.
Według przedstawionych danych biały karzeł ma zaledwie około 5 milionów lat, dlatego nie zdążył jeszcze znacząco ostygnąć.
Dla krążącej bardzo blisko planety oznacza to potężne napromieniowanie.
Astronomowie szacują, że potencjalny gazowy olbrzym może w efekcie tracić około miliarda kilogramów materii na sekundę.
Planeta może mieć ogromny ogon
Materia uciekająca z atmosfery planety może tworzyć strukturę przypominającą kometarny ogon.
Według proponowanego scenariusza gaz mógłby nawet częściowo otaczać białego karła.
Powstaje w ten sposób niezwykły cykl.
Materia została najpierw wytworzona i przetworzona we wnętrzu gwiazdy. Następnie gwiazda odrzuciła ją podczas swojej ewolucji. Z części tej materii mogła powstać planeta, a teraz intensywne promieniowanie białego karła ponownie odbiera materiał temu samemu światu.
Astronomiczny recykling trudno byłoby doprowadzić znacznie dalej.
Białe karły potrafią zdradzić los dawnych planet
Sam fakt obecności materii planetarnej wokół białego karła nie jest czymś całkowicie nieznanym.
Podczas późnych etapów ewolucji gwiazdy podobne do Słońca mogą poważnie zaburzać swoje układy planetarne. Niektóre planety i mniejsze ciała mogą zostać zniszczone, rozerwane lub pochłonięte przez gwiazdę.
Pozostałości takich obiektów mogą później zanieczyszczać atmosferę białego karła.
Dzięki temu astronomowie są w stanie szukać chemicznych śladów dawnych planet.
HS 0209+0832 może być jednak czymś innym.
Tutaj naukowcy proponują, że materia nie pochodzi wyłącznie ze zniszczonego starego świata. Mogła zostać wykorzystana do zbudowania zupełnie nowej planety.
Gwiazda mogła stworzyć planetę już po swojej śmierci
To właśnie ta możliwość czyni planetę Feniks tak interesującą.
Według Gänsickego obiekt nie wygląda na zwykłą planetę, która przetrwała śmierć swojej gwiazdy albo została przechwycona z innego miejsca.
Zamiast tego może być zbudowany z materiału wyrzuconego przez samą gwiazdę.
Oznaczałoby to, że koniec życia gwiazdy nie musi oznaczać wyłącznie niszczenia istniejącego układu planetarnego.
W wyjątkowych warunkach wyrzucona materia mogłaby dostać drugą szansę i stać się budulcem kolejnego pokolenia planet.
Przyszłość planety Feniks może być spokojniejsza
Obecnie warunki w układzie są ekstremalne, ale nie muszą pozostać takie na zawsze.
Białe karły stopniowo stygną.
Jamie Williams z University of Warwick, główny autor badania, uważa, że jeśli planeta drugiej generacji rzeczywiście istnieje, może mieć duże szanse na przetrwanie.
Wraz ze stygnięciem białego karła warunki na jej orbicie będą się zmieniały.
Według Williamsa w przyszłości planeta mogłaby pozostawać przez miliony lat w stabilniejszych warunkach temperaturowych.
Nie zmienia to faktu, że obecnie musi zmagać się z bardzo intensywnym promieniowaniem i prawdopodobnie ogromną utratą atmosfery.
Jedno odkrycie może rozpocząć poszukiwania kolejnych światów
Znaczenie układu HS 0209+0832 wykracza poza pojedynczy niezwykły obiekt.
Jeżeli astronomowie rzeczywiście obserwują planetę drugiej generacji, naturalnie pojawia się pytanie, czy takich światów jest więcej.
Do tej pory badania układów wokół białych karłów koncentrowały się między innymi na pozostałościach planet, które przetrwały ewolucję swoich gwiazd, oraz na materiale po zniszczonych obiektach.
Możliwość powstawania zupełnie nowych planet dodaje do tego obrazu kolejny etap.
Śmierć gwiazdy nie musiałaby być więc ostatecznym końcem jej historii planetarnej.
W pewnych warunkach mogłaby rozpocząć jej drugą część.
Planeta Feniks może zmienić spojrzenie na martwe układy
Na ostateczne potwierdzenie natury obiektu trzeba jeszcze poczekać. Na obecnym etapie naukowcy mówią o domniemanej planecie, a jej istnienie i historia są interpretowane na podstawie zgromadzonych obserwacji.
Jeśli proponowany scenariusz zostanie potwierdzony, HS 0209+0832 może stać się wyjątkowym laboratorium do badania tego, co dzieje się z materią po śmierci gwiazdy.
Astronomowie otrzymaliby przykład świata, który nie tylko przetrwał katastrofalne przemiany swojego układu, lecz prawdopodobnie w ogóle nie istniał przed ich rozpoczęciem.
Planeta Feniks zasługiwałaby wtedy na swoją nazwę bardziej niż niemal jakikolwiek inny znany świat.
Nie odrodziła się bowiem ze swoich popiołów. Mogła narodzić się z popiołów własnej gwiazdy.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature Astronomy .