У белого карлика нашли кандидата в планеты второго поколения

Нераскрытое дело «Хаббла»

HS 0209+0832 — белый карлик на расстоянии около 270 световых лет: обнажённое ядро звезды, похожей на Солнце, которая израсходовала топливо и сбросила внешние слои. Этот белый карлик молод: температура его поверхности всё ещё около 35 800 К, а остывать он начал всего около 5 миллионов лет назад. Притяжение белого карлика за считаные месяцы утягивает гелий и более тяжёлые элементы вглубь, поэтому те из них, что видны на поверхности, должны по-прежнему поступать извне.

В 2000 году исследователи изучили ультрафиолетовый спектр, снятый «Хабблом» 10 января 1999 года, и нашли в нём линии семи элементов, однако около 100 линий так и не удалось отождествить, а происхождение примесей в атмосфере звезды осталось загадкой. Джейми Уильямс из Уорикского университета вместе с коллегами заново проанализировал эти данные с помощью новых списков атомных линий и установил, что большинство загадочных линий принадлежит меди и ниобию. Те же линии ниобия видны в спектрах 2002 года, полученных FUSE — ультрафиолетовым спутником NASA, который уже завершил работу.

Что такое планета второго поколения

Земля — планета первого поколения: она образовалась из диска газа и пыли, оставшегося после рождения Солнца. Планета второго поколения возникает на позднем этапе жизни звезды — из вещества, которое сама звезда выбросила.

В конце жизни звезда, похожая на Солнце, становится звездой асимптотической ветви гигантов (АВГ) и сбрасывает свои внешние слои. В недрах таких звёзд атомные ядра захватывают нейтроны по одному, и так постепенно образуются элементы тяжелее железа; астрономы называют это s-процессом (s — от английского slow, «медленный»). Ниобий — один из продуктов s-процесса, поэтому в планете, собранной из вещества, выброшенного звездой АВГ, должен быть избыток ниобия, которого ни один известный процесс не мог бы создать в планете, родившейся у молодой звезды.

Одиночная звезда, которая равномерно теряет массу, вряд ли оставит после себя диск, где могли бы образоваться планеты, поэтому авторы предполагают, что у звезды был близкий компаньон. Разбухающий гигант поглотил бы компаньона, тот помог бы гиганту сбросить оболочку, а часть выброшенного вещества могла собраться в диск.

Что указывает на планету

• Слишком много ниобия. Отношение ниобия к кальцию более чем в тысячу раз выше солнечного, а FUSE не нашёл ниобия в спектрах ещё 33 белых карликов, в атмосферах которых видны следы упавших обломков.
• Не камни. Обломки, падающие на белые карлики, обычно богаты кремнием и железом. Здесь кремния лишь следы, а железо не обнаружено, так что никеля по меньшей мере вдвое больше, чем железа; в составе Земли в целом железа примерно в двадцать раз больше, чем никеля. Вместе с поступающим гелием это указывает на атмосферу планеты-гиганта.
• Ритм в 4,4 суток. Космический телескоп NASA TESS зафиксировал, что яркость звезды колеблется на 0,12% с периодом 4,4 суток. Белый карлик обычно совершает оборот вокруг оси примерно за 30 часов, поэтому сигнал с более длинным периодом исследователи связывают с телом, которое обращается в 6,6 миллиона километров от звезды — в девять раз ближе, чем Меркурий к Солнцу.

Что пока неясно и где искать звезду

Саму планету никто не видел, и масса её неизвестна, поэтому авторы статьи называют планету кандидатом. TESS ни разу не зафиксировал прохождения планеты по диску звезды, а сигнал с периодом 4,4 суток слаб: если разбирать четыре серии наблюдений по отдельности, отчётливо он виден только в двух. Звёздный свет, который дневная сторона обычной планеты отражает или поглощает и излучает заново, мог бы вызвать колебания яркости на 0,12%, только если бы планета была в 4–8 раз больше Юпитера в поперечнике. Авторы предлагают два объяснения: либо это молодая планета, у которой горячая ночная сторона светит ярче, чем затянутая дымкой дневная, либо хвост улетающего газа, похожий на кометный: он пересекает луч зрения, хотя сама планета перед диском звезды не проходит.

Химический состав тоже согласуется с этой картиной не во всём: согласно моделям, звёзды АВГ вместе с ниобием производят и стронций, но его обнаружить не удалось.

HS 0209+0832 находится в созвездии Кита: прямое восхождение 2 ч 12 мин, склонение +8° 47′. Звезда видна из обоих полушарий и выше всего поднимается в середине ночи в конце октября: в Москве — на 43° над горизонтом, в Кейптауне — на 47°. При блеске около 13,8 звёздной величины звезду удастся найти только в телескоп и по подробной карте, и даже тогда вы увидите лишь слабую точку, неотличимую от других звёзд. Саму планету не видел ни один телескоп, включая «Хаббл»: всё, что здесь рассказано, учёные узнали из света звезды.