Forskare som använder ESO:s Very Large Telescope har, för första gången, hittade bevis på en jätteplanet associerad med en vit dvärgstjärna. Planeten kretsar runt den heta vita dvärgen, resterna av en solliknande stjärna, på nära håll, vilket gör att dess atmosfär avlägsnas och bildar en gasskiva runt stjärnan. Detta unika system antyder hur vårt eget solsystem kan se ut i en avlägsen framtid.

"Det var en av dessa tillfälliga upptäckter, " säger forskaren Boris Gänsicke, från University of Warwick i Storbritannien, som ledde studien, publiceras idag i Natur . Teamet hade inspekterat cirka 7 000 vita dvärgar som observerats av Sloan Digital Sky Survey och fann en vara olik alla andra. Genom att analysera subtila variationer i ljuset från stjärnan, de hittade spår av kemiska grundämnen i mängder som forskare aldrig tidigare hade observerat vid en vit dvärg. "Vi visste att det måste vara något exceptionellt på gång i det här systemet, och spekulerade att det kan vara relaterat till någon typ av planetarisk kvarleva."

För att få en bättre uppfattning om egenskaperna hos denna ovanliga stjärna, heter WDJ0914+1914, teamet analyserade det med X-shooter-instrumentet på ESO:s Very Large Telescope i den chilenska Atacamaöknen. Dessa uppföljningsobservationer bekräftade närvaron av väte, syre och svavel i samband med den vita dvärgen. Genom att studera de fina detaljerna i spektra som tagits av ESO:s X-shooter, teamet upptäckte att dessa element fanns i en gasskiva som virvlade in i den vita dvärgen, och kommer inte från stjärnan själv.

"Det tog några veckor av mycket hårt tänkande att komma på att det enda sättet att göra en sådan skiva är avdunstning av en gigantisk planet, säger Matthias Schreiber från University of Valparaiso i Chile, som beräknade den tidigare och framtida utvecklingen av detta system.

De detekterade mängderna väte, syre och svavel liknar de som finns i de djupa atmosfäriska lagren av is, jätteplaneter som Neptunus och Uranus. Om en sådan planet kretsade nära en varm vit dvärg, den extrema ultravioletta strålningen från stjärnan skulle ta bort dess yttre skikt och en del av denna avskalade gas skulle virvla in i en skiva, sig själv på den vita dvärgen. Det här är vad forskare tror att de ser runt WDJ0914+1914:den första förångande planeten som kretsar kring en vit dvärg.

Att kombinera observationsdata med teoretiska modeller, teamet av astronomer från Storbritannien, Chile och Tyskland kunde måla upp en tydligare bild av detta unika system. Den vita dvärgen är liten och vid blåsiga 28 000 grader Celsius (fem gånger solens temperatur), extremt varm. Däremot planeten är isig och stor – minst dubbelt så stor som stjärnan. Eftersom den kretsar kring den heta vita dvärgen på nära håll, tar sig runt det på bara 10 dagar, högenergifotonerna från stjärnan blåser gradvis bort planetens atmosfär. Det mesta av gasen kommer ut, men en del dras in i en skiva som virvlar in i stjärnan med en hastighet av 3000 ton per sekund. Det är denna skiva som gör den annars dolda Neptunusliknande planeten synlig.

"Det här är första gången vi kan mäta mängden gaser som syre och svavel i skivan, som ger ledtrådar till sammansättningen av exoplanetatmosfärer, säger Odette Toloza från University of Warwick, som utvecklade en modell för gasskivan som omger den vita dvärgen.

"Upptäckten öppnar också ett nytt fönster till planetsystemens slutliga öde, ", tillägger Gänsicke.

Stjärnor som vår sol bränner väte i sina kärnor under större delen av sitt liv. När de har slut på detta bränsle, de blåser upp till röda jättar, blir hundratals gånger större och uppslukar närliggande planeter. När det gäller solsystemet, detta kommer att inkludera Merkurius, Venus, och till och med jorden, som alla kommer att konsumeras av den röda jätten om cirka 5 miljarder år. Så småningom, Solliknande stjärnor tappar sina yttre lager, lämnar bara efter sig en utbränd kärna, en vit dvärg. Sådana stjärnrester kan fortfarande vara värd för planeter, och många av dessa stjärnsystem tros existera i vår galax. Dock, tills nu, forskare hade aldrig hittat bevis på en överlevande jätteplanet runt en vit dvärg. Detekteringen av en exoplanet i omloppsbana runt WDJ0914+1914, ligger cirka 1500 ljusår bort i stjärnbilden Kräftan, kan vara den första av många som kretsar kring sådana stjärnor.

Enligt forskarna, exoplaneten som nu hittats med hjälp av ESO:s X-shooter kretsar runt den vita dvärgen på ett avstånd av endast 10 miljoner kilometer, eller 15 gånger solens radie, som skulle ha varit djupt inne i den röda jätten. Planetens ovanliga position antyder att någon gång efter att värdstjärnan blivit en vit dvärg, planeten flyttade närmare den. Astronomerna tror att denna nya omloppsbana kan vara resultatet av gravitationsinteraktioner med andra planeter i systemet, vilket betyder att mer än en planet kan ha överlevt sin värdstjärnas våldsamma övergång.

"Tills nyligen, mycket få astronomer pausade för att begrunda ödet för planeter som kretsar kring döende stjärnor. Denna upptäckt av en planet som kretsar tätt runt en utbränd stjärnkärna visar kraftfullt att universum gång på gång utmanar våra sinnen att gå bortom våra etablerade idéer, avslutar Gänsicke.

Denna forskning presenterades i en artikel att visas i Natur .