Mulig andengenerationsplanet fundet ved en hvid dværg

En uopklaret sag i Hubbles arkiv

HS 0209+0832 er en hvid dværg omkring 270 lysår borte: den blottede kerne af en sollignende stjerne, der har brugt sit brændstof op og afstødt sine ydre lag. Den er ung: Overfladetemperaturen er stadig omkring 35.800 kelvin efter kun cirka 5 millioner års afkøling. Dens tyngdekraft trækker helium og tungere grundstoffer ned under overfladen i løbet af måneder, så det helium og de metaller, man ser dér, må stadig være på vej ind udefra.

Et studie fra 2000 af et ultraviolet spektrum, som Hubble optog den 10. januar 1999, identificerede syv grundstoffer, men omkring 100 linjer kunne ikke knyttes til noget kendt grundstof, og det forblev en gåde, hvor forureningen kom fra. Jamie Williams fra University of Warwick og kolleger har analyseret dataene igen med nyere lister over atomernes spektrallinjer og ført de fleste af linjerne tilbage til kobber og niobium. Spektre, som FUSE, en NASA-satellit til ultraviolet lys, der nu er taget ud af drift, optog i 2002, viser de samme niobiumlinjer.

Hvad en andengenerationsplanet er

Jorden er en førstegenerationsplanet: Den voksede frem af den skive af gas og støv, der var tilbage, da Solen blev dannet. En andengenerationsplanet dannes sent i sin stjernes liv, af stof, som stjernen selv har kastet af sig.

I sin sidste fase som kæmpestjerne (den asymptotiske kæmpegren, AGB) blæser en sollignende stjerne sine ydre lag bort. Inde i sådanne stjerner indfanger atomkerner neutroner én ad gangen og opbygger langsomt grundstoffer, der er tungere end jern; astronomerne kalder det s-processen (s for slow, langsom). Niobium er et af dens produkter, så en planet bygget af det stof, en AGB-stjerne har slynget ud, bør vise et overskud af niobium, som ingen kendt proces kan frembringe i en planet, der er født omkring en ung stjerne.

En enlig stjerne, der mister masse jævnt til alle sider, efterlader næppe en skive, som planeter kan dannes i, så forfatterne foreslår en nær ledsager: Opslugt af den svulmende kæmpestjerne ville den have hjulpet med at slynge kæmpestjernens ydre lag ud, og en del af det stof kunne have samlet sig i en skive.

Sporene

• For meget niobium. Forholdet mellem niobium og calcium er mere end tusind gange så højt som i Solen, og FUSE-spektre af 33 andre hvide dværge, der er forurenet af indfaldende rester, viser intet niobium.
• Ikke klippemateriale. De rester, der forurener hvide dværge, er som regel rige på silicium og jern. Her findes der kun spor af silicium, og jern er ikke påvist; der er mindst dobbelt så meget nikkel som jern; i Jorden som helhed er der omkring tyve gange så meget jern som nikkel. Sammen med det helium, der strømmer ind, peger det på atmosfæren fra en kæmpeplanet.
• En rytme på 4,4 døgn. NASA's TESS så stjernen blive 0,12 % lysere og svagere igen med en periode på 4,4 døgn. Hvide dværge roterer typisk én gang på omkring 30 timer, så holdet tilskriver det langsommere signal et legeme, der kredser 6,6 millioner kilometer fra stjernen, en niendedel af Merkurs afstand fra Solen.

Det, der stadig er usikkert, og hvor du finder stjernen

Planeten er ikke set, og dens masse kendes ikke, så studiet kalder den en kandidat. TESS så den aldrig passere ind foran stjernen, og signalet er svagt: Når de fire observationsperioder analyseres hver for sig, viser kun to af dem det tydeligt. Stjernelys, som reflekteres eller genudsendes fra dagsiden af en almindelig planet, kunne kun give et udsving på 0,12 %, hvis planeten havde fire til otte gange Jupiters diameter. Forfatterne foreslår enten en ung planet, hvis varme natside lyser kraftigere end dens disige dagside, eller en kometlignende hale af undslippende gas, der krydser vores synslinje, selv om planeten ikke gør det.

Heller ikke kemien passer perfekt: Modellerne forudsiger, at AGB-stjerner danner strontium sammen med niobium, men der er ikke påvist noget strontium.

HS 0209+0832 står i stjernebilledet Hvalfisken og har rektascension 2h 12m og deklination +8° 47′. Den kan ses fra begge halvkugler og står højest midt om natten i slutningen af oktober, 43° over horisonten i København og 47° i Cape Town. Dens lysstyrke er omkring magnitude 13,8, så den kan kun findes med et teleskop og et detaljeret søgekort, og selv da er den blot et svagt lysende punkt som enhver anden stjerne. Intet teleskop, heller ikke Hubble, har set selve planeten: Alt, hvad der står her, er aflæst i stjernens lys.