Konstnärens återgivning av en nyupptäckt Jupiter-liknande exoplanet som kretsar kring en vit dvärg, eller död stjärna. Detta system är bevis på att planeter kan överleva sin värdstjärnas explosiva röda jättefas och är det allra första bekräftade planetsystem som fungerar som en analog till solens och Jupiters öde i vårt eget solsystem. Kredit:W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko
Astronomer har upptäckt det allra första bekräftade planetsystemet som liknar vårt solsystems förväntade öde, när solen når slutet av sitt liv om cirka fem miljarder år.
Forskarna upptäckte systemet med W. M. Keck Observatory på Maunakea i Hawaii; den består av en Jupiter-liknande planet med en Jupiter-liknande bana som kretsar kring en vit dvärgstjärna som ligger nära mitten av vår Vintergatans galax.
"Dessa bevis bekräftar att planeter som kretsar på tillräckligt stort avstånd kan fortsätta att existera efter deras stjärnas död, " säger Joshua Blackman, en astronomipostdoktor vid University of Tasmania i Australien och huvudförfattare till studien. "Med tanke på att detta system är en analog till vårt eget solsystem, det antyder att Jupiter och Saturnus kan överleva solens röda jättefas, när det tar slut på kärnbränsle och självförstörs."
Studien publiceras i dagens nummer av tidskriften Natur .
"Jordens framtid kanske inte är så rosa eftersom den är mycket närmare solen, " säger medförfattaren David Bennett, en senior forskare vid University of Maryland och NASA:s Goddard Space Flight Center. "Om mänskligheten ville flytta till en måne av Jupiter eller Saturnus innan solen stekte jorden under dess röda superjättefas, vi skulle fortfarande vara i omloppsbana runt solen, även om vi inte skulle kunna förlita oss på värme från solen som en vit dvärg särskilt länge."
En vit dvärg är vad huvudsekvensen stjärnor som vår sol blir när de dör. I de sista stadierna av stjärnlivscykeln, en stjärna bränner bort allt väte i sin kärna och ballonger till en röd jättestjärna. Sedan kollapsar den in i sig själv, krymper till en vit dvärg, där allt som finns kvar är en het, tät kärna, typiskt jordstorlek och hälften så massiv som solen. Eftersom dessa kompakta stjärnlik är små och inte längre har kärnbränsle för att stråla starkt, vita dvärgar är mycket svaga och svåra att upptäcka.
Högupplösta nära-infraröda bilder erhållna med Keck Observatorys adaptiva optiksystem för laserstyrstjärnor i kombination med dess nära-infraröda kamera (NIRC2) avslöjar att den nyupptäckta vita dvärgen är cirka 60 procent av solens massa och dess exoplanetöverlevande är en jättegas världen som är cirka 40 procent mer massiv än Jupiter.
Konstnärsframställning av en döende sekvensstjärna med en kretsande planet. Stjärnan befinner sig i den röda jättefasen när den bränner det sista av sitt kärnbränsle innan den kollapsar in i sig själv och bildar en mindre, svagare vit dvärg. Kredit:W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko
Teamet upptäckte planeten med en teknik som kallas gravitationell mikrolinsning, som uppstår när en stjärna nära jorden tillfälligt ställer sig i linje med en mer avlägsen stjärna. Detta skapar ett fenomen där gravitationen från förgrundsstjärnan fungerar som en lins och förstorar ljuset från bakgrundsstjärnan. Om det finns en planet som kretsar kring den närmare stjärnan, det förvränger tillfälligt det förstorade ljuset när planeten susar förbi.
Underligt, när teamet försökte leta efter planetens värdstjärna, de upptäckte oväntat att stjärnljuset inte var tillräckligt starkt för att vara ett vanligt, huvudsekvensstjärna. Uppgifterna uteslöt också möjligheten av en brun dvärgstjärna som värd.
"Vi har också kunnat utesluta möjligheten av en neutronstjärna eller en värd för svarta hål. Det betyder att planeten kretsar runt en död stjärna, en vit dvärg, säger medförfattaren Jean-Philippe Beaulieu, Professor, Warren ordförande för astrofysik vid University of Tasmania och Directeur de Recherche CNRS vid Institut d'Astrophysique de Paris. "Den ger en inblick i hur vårt solsystem kommer att se ut efter jordens försvinnande, piskas ut i vår sols katastrofala undergång."
Konstnärsrendering av Jupiter och dess vita dvärgvärd. Om människor överlever för att se solen dö, de skulle teoretiskt kunna flytta till en joviansk måne och förbli säkert i omloppsbana. Dock, de kunde inte lita på den minskade värmen från vår sols stjärnlik när den väl kollapsade till en vit dvärg. Kredit:W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko
Forskargruppen planerar att inkludera sina resultat i en statistisk studie för att ta reda på hur många andra vita dvärgar som har intakta, planetära överlevande.
NASA:s kommande uppdrag, Nancy Grace Roman Telescope (tidigare känt som WFIRST), som syftar till att direkt avbilda jätteplaneter, kommer att hjälpa deras utredning vidare. Roman kommer att kunna göra en mycket mer komplett undersökning av planeter som kretsar kring vita dvärgar som ligger hela vägen in i den galaktiska utbuktningen i mitten av Vintergatan. Detta kommer att göra det möjligt för astronomer att avgöra om det är vanligt att Jupiterliknande planeter undkommer sin stjärnas sista dagar, eller om en betydande del av dem förstörs när deras värdstjärnor blir röda jättar.
"Detta är ett oerhört spännande resultat, " säger John O'Meara, chefsforskare vid Keck Observatory. "Det är underbart att idag se ett exempel på den typ av vetenskap Keck kommer att göra en masse när Roman börjar sitt uppdrag."
