Астрономы выяснили состав атмосферы планеты-гиганта, пережившей смерть своей звезды

Звезды, подобные Солнцу, в конце своего жизненного пути превращаются в красных гигантов, а затем — в белых карликов. Считалось, что на этом этапе окружающие их планеты обречены на вечный холод, ведь белый карлик светит очень слабо. Однако новое исследование показало: все сложнее — и планета может даже разогреться.

В центре внимания ученых оказался белый карлик WD 1856. Его масса вдвое меньше солнечной, а размеры лишь на треть больше Земли. Из-за колоссальной плотности поверхность этой остывшей звезды раскалена почти до пяти тысяч градусов Цельсия.

Горячий суперюпитер на сверхтесной орбите

Вокруг WD 1856 обращается планета WD 1856 b — газовый гигант, масса которого оценивается от 4,3 до 10,9 масс Юпитера. Орбита планеты невероятно близка: она пролегает всего в трех миллионах километров от звезды — в 17 раз ближе, чем Меркурий к Солнцу.

С помощью ближней инфракрасной камеры телескопа «Джеймс Уэбб» астрономам удалось проанализировать состав атмосферы этой планеты. Выяснилось, что она богата тяжелыми элементами — в сотню раз больше, чем у Солнца. Кроме того, в ней обнаружились аэрозоли на основе углеводородов. Доля метана в атмосфере составляет около четырех процентов, что сопоставимо с глубокими слоями атмосферы Нептуна.

Почему планета горячее, чем должна быть?

Самая интригующая деталь — температура газовой оболочки. Она держится в диапазоне от 117 до 139 градусов Цельсия. Это намного выше тех −112 градусов, которые ожидали бы для планеты, получающей так мало излучения от тусклого белого карлика. При этом звезда существует уже около десяти миллиардов лет — планета сохраняет тепло миллиарды лет после угасания светила.

Ученые предполагают, что разгадка кроется в прошлом WD 1856 b. Газовые гиганты не могут формироваться так близко к звезде, поэтому планета, скорее всего, возникла далеко в системе. Когда звезда стала красным гигантом, ее внешние слои расширились, поглотили планету и трением замедлили ее движение. Орбита постепенно сжалась до нынешних трех миллионов километров.

Однако миграция должна была завершиться очень давно, поэтому дополнительным источником нагрева может быть приливное взаимодействие. Если орбита планеты не круговая, гравитация белого карлика вызывает мощные приливы, трение от которых разогревает недра гиганта.

Исследование таких систем помогает заглянуть в будущее Солнечной системы: через несколько миллиардов лет Солнце расширится, поглотит ближайшие планеты, а затем сожмется в белого карлика. Земля, если уцелеет, окажется на гораздо более тесной орбите вокруг остывающего светила.