Mulig planet av andre generasjon funnet rundt en hvit dverg

En uoppklart Hubble-sak

HS 0209+0832 er en hvit dverg omtrent 270 lysår unna: den blottlagte kjernen av en solliknende stjerne som har brukt opp brenselet sitt og kastet av seg de ytre lagene. Den er ung. Overflaten har fortsatt en temperatur på omtrent 35 800 kelvin, etter bare rundt fem millioner år med avkjøling. Tyngdekraften trekker helium og tyngre grunnstoffer ned under overflaten i løpet av noen måneder, så heliumet og metallene vi ser der, må fortsatt tilføres utenfra.

En studie fra 2000 av et ultrafiolett spekter som Hubble tok 10. januar 1999, fant sju grunnstoffer, men rundt 100 linjer lot seg ikke knytte til noe kjent grunnstoff. Hva linjene skyldtes, forble en gåte. Jamie Williams ved University of Warwick og kollegene hans analyserte dataene på nytt med nyere tabeller over atomenes spektrallinjer og fant at de fleste linjene skyldes kobber og niob. FUSE, en NASA-satellitt for ultrafiolett lys som nå er tatt ut av drift, tok spektre i 2002 som viser de samme linjene fra niob.

Hva en planet av andre generasjon er

Jorda er en planet av første generasjon: Den vokste fram i skiva av gass og støv som var til overs da Sola ble dannet. En planet av andre generasjon dannes sent i stjernens liv, av stoff som stjernen selv har kastet ut.

I sitt siste kjempestadium (den asymptotiske kjempegrenen, AGB) blåser en solliknende stjerne bort de ytre lagene sine. Inne i slike stjerner fanger atomkjerner inn nøytroner ett om gangen og bygger langsomt opp grunnstoffer som er tyngre enn jern. Astronomene kaller dette s-prosessen (s for slow, langsom). Niob er et av produktene. En planet bygd av det en AGB-stjerne kaster ut, bør derfor ha et overskudd av niob som ingen kjent prosess kan gi en planet født rundt en ung stjerne.

En enslig stjerne som mister masse jevnt i alle retninger, etterlater neppe en skive der planeter kan dannes. Forfatterne foreslår derfor at stjernen hadde en nær ledsager som ble slukt av kjempen da den svulmet opp. Ledsageren ville ha hjulpet til med å kaste ut de ytre lagene til kjempen, og noe av dette stoffet kunne ha samlet seg i en skive.

Det som taler for

• For mye niob. Forholdet mellom niob og kalsium er over tusen ganger så høyt som i Sola, og FUSE-spektre av 33 andre hvite dverger som har fått tilført materiale fra planetrester, viser ingen spor av niob.
• Ikke stein. Planetrester som faller ned på hvite dverger, er vanligvis rike på silisium og jern. Her finnes det bare spor av silisium, og jern er ikke påvist i det hele tatt, så nikkel utgjør minst dobbelt så mye som jern. I Jorda som helhet er det omtrent tjue ganger så mye jern som nikkel. Sammen med heliumet som strømmer inn, peker dette mot atmosfæren til en gasskjempe.
• En rytme på 4,4 døgn. NASAs satellitt TESS målte at stjernen blir 0,12 % lysere og svakere igjen i en syklus på 4,4 døgn. Hvite dverger roterer typisk én gang på rundt 30 timer, så forskerne knytter det langsommere signalet til et legeme i bane 6,6 millioner kilometer fra stjernen – en niendedel av Merkurs avstand fra Sola.

Det som fortsatt er usikkert, og hvor du finner stjernen

Ingen har sett planeten, og massen er ukjent, så fagartikkelen kaller den en kandidat. TESS så den aldri passere foran stjernen, og signalet på 4,4 døgn er svakt: Analysert hver for seg viser bare to av de fire observasjonsperiodene det tydelig. Skulle dagsiden til en vanlig planet gi et utslag på 0,12 % ved å reflektere lyset fra stjernen eller stråle det ut igjen, måtte planeten være fire til åtte ganger så bred som Jupiter. Forfatterne foreslår enten en ung planet der den varme nattsiden lyser sterkere enn den disige dagsiden, eller en kometliknende hale av gass som strømmer bort fra planeten og krysser siktlinjen vår, selv om planeten selv ikke gjør det.

Heller ikke kjemien stemmer helt: Modellene forutsier at AGB-stjerner lager strontium sammen med niob, men strontium ble ikke påvist.

HS 0209+0832 står i Hvalen, med rektascensjon 2h 12m og deklinasjon +8° 47′. Den kan ses fra begge halvkuler og står høyest midt på natta i slutten av oktober, 39° over horisonten i sør sett fra Oslo og 47° sett fra Cape Town. Stjernen har størrelsesklasse omtrent 13,8, så du trenger teleskop og et detaljert stjernekart for å finne den, og selv da er den bare et svakt lyspunkt, akkurat som en hvilken som helst annen stjerne. Ikke noe teleskop, heller ikke Hubble, har sett selve planeten: Alt her er lest ut av lyset fra stjernen.