JWST получил первые изображения планет-гигантов у двух белых карликов
Категория: ЭкзопланетыРядом с двумя белыми карликами, загрязненными тяжелыми элементами, MIRI обнаружил слабые источники инфракрасного излучения, которые с вероятностью 3000:1 являются планетами-гигантами массой 1-2 масс Юпитера. Это первые планеты, открытые JWST путем получения прямых изображений.
Владислава Ананьева
Звезды малой и умеренной массы заканчивают свой жизненный путь как белые карлики, когда-нибудь белым карликом станет и наше Солнце. Большинство белых карликов должны быть окружены планетными системами, сохранившимися со времен их нахождения на главной последовательности. Однако обнаружить планеты у звезд этого типа крайне сложно. Из-за крошечных размеров дисков белых карликов вероятность транзитной конфигурации их планет очень мала, а из-за отсутствия в спектрах белых карликов тонких линий не работает и метод лучевых скоростей. Поэтому из более чем 5.5 тыс. известных планет количество планет у белых карликов можно пересчитать по пальцам одной руки.
У белых карликов есть интересная особенность. Из-за звездной массы и компактных размеров, сравнимых с размерами Земли, сила тяжести на их поверхности исключительно велика. Это приводит к тому, что в фотосфере звезды остается самый легкий элемент из имеющихся (обычно водород или гелий), а все остальные элементы тонут в ее недрах и не проявляются в спектре. Однако есть белые карлики, чьи фотосферы загрязнены тяжелыми элементами – кремнием, магнием, железом и др. Считается, что такое загрязнение вызвано недавним выпадением на звезду вещества астероидов, разрушенных приливными силами. Таким образом, наличие загрязнения маркирует белые карлики, обладающие планетными системами.
25 января 2024 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная наблюдениям с помощью инструмента среднего инфракрасного диапазона MIRI на борту JWST четырех одиночных белых карликов спектрального класса DA (с водородной атмосферой). Все четыре звезды имели линии металлов в спектрах. Рядом с двумя белыми карликами были обнаружены слабые точечные источники инфракрасного излучения, отождествленные как планеты-гиганты.
WD 1202−232 (LP 852-7) – белый карлик массой 0.60 ± 0.03 солнечных масс, удаленный от нас на 10.43 пк. Когда его звезда-прародитель находилась на главной последовательности, ее масса составляла 1.3 ± 0.4 солнечных масс. Звезда стала белым карликом примерно 0.9 млрд. лет назад, а полный возраст системы оценивается в 5.3 +5.0/-2.5 млрд. лет.
9 февраля 2023 года JWST наблюдал WD 1202−232 в четырех фильтрах – F560W, F770W, F1500W, F2100W (в лучах с длиной волны 5.6, 7.7, 15.0 и 21 мкм). В итоге на расстоянии 1.11 ± 0.04 угловых секунд от звезды (11.47 а.е. в проекции на небесную сферу) был обнаружен слабый «красный» источник, поток от которого увеличивался по мере перехода к длинным волнам. С высокой вероятностью этот источник является планетой-гигантом массой 1-7 масс Юпитера, вероятнее всего – 1-2 масс Юпитера.
WD 2105−82 (GJ820.1) – белый карлик массой 0.70 ± 0.06 солнечных масс, удаленный от нас на 16.18 пк. На главной последовательности масса этой звезды достигала 2.5 ± 0.7 солнечных масс. Звезда стала белым карликом 0.83 млрд. лет назад, полный возраст системы оценивается в 1.6 +0.8/-0.2 млрд. лет.
JWST наблюдал WD 2105−82 21 апреля 2023 года в тех же четырех фильтрах. На расстоянии 2.14 ± 0.02 угловых секунд (34.62 а.е. в проекции на небесную сферу) от звезды находится инфракрасный источник, чей поток увеличивается при переходе к длинным волнам. Авторы также полагают, что это планета-гигант массой 1-2 масс Юпитера.
- Снимки белых карликов и кандидатов в планеты, полученные MIRI. Левая колонка – не обработанные снимки, средняя колонка – со снимков удалено изображение родительских белых карликов, их местоположение показано синей звездочкой, правая колонка – со снимков удалено и изображение кандидатов в планеты.
Рассмотрев различные сценарии (удаленный коричневый карлик, транс-нептуновый объект Солнечной системы, далекая галактика), авторы нашли, что вероятность не планетной природы этих объектов составляет всего 1:3000. Однако для окончательного подтверждения необходимо пронаблюдать обе звезды спустя пару лет. Обе они расположены недалеко от Солнца и имеют заметное собственное движение. Если кандидаты в планеты физически связаны со своими белыми карликами, они переместятся вместе с ними, а если являются объектами переднего или заднего фона – сдвинутся в другом направлении или останутся на месте.
В случае подтверждения это будет первое открытие экзопланет у белых карликов путем получения их прямых изображений.
Источник: https://arxiv.org/pdf/2401.13153.pdf