Rymdteleskopet James Webb upptäcker sällan två exoplaneter som kretsar kring döda stjärnor

Rymdteleskopet James Webb (JWST) har redan visat sig skickligt på att titta in i det förflutna genom att avbilda objekt på enorma avstånd, men ett nytt genombrott kan ha fått det kraftfulla instrumentet att verka nästan som en vetenskaplig kristallkula och titta in i det avlägsna framtida solsystemet.

JWST utförde sin prognos när den identifierade en möjlig sällsynt direkt riktning för två extrasolära planeter, eller “exoplaneter”, som kretsar kring två olika döda stjärnor eller “vita dvärgar.”

Planeterna liknar inte bara solsystemets gasjättar Jupiter och Saturnus, utan de vita dvärgarna fungerar också som analogier till solens öde. Om solen i sig förvandlas till en vit dvärg kommer förändringen sannolikt att förstöra planeter i det inre solsystemet – ända till Jupiter.

“Väldigt få planeter har upptäckts runt vita dvärgar. “Det extraordinära med dessa två kandidatplaneter är att de i temperatur, ålder, massa och omloppsavstånd är mer lika planeterna i vårt yttre solsystem än någon annan planet som tidigare hittats”, säger Susan Mullaly, huvudförfattare till forskningen, som behöver fortfarande peer review astronom vid Space Telescope Science Institute berättade Space.com. “Detta ger oss den första chansen att se hur ett planetsystem ser ut efter att dess stjärna dör.”

Relaterad: Denna “förbjudna” exoplanet är alldeles för massiv för sin stjärna

En ögonblicksbild av vår framtid

Planetkandidaterna observerades direkt av JWST:s Mid-Infrared Instrument (MIRI) när de kretsar kring de vita dvärgarna WD 1202-232 och WD 2105-82. En kandidatexoplanet ligger på ett avstånd från sin vita dvärg som är ungefär 11,5 gånger avståndet mellan jorden och solen. Den andra kandidaten är längre bort från sin döda moderstjärna, på ett avstånd av cirka 34,5 gånger avståndet mellan vår planet och vår stjärna.

Planeternas massor är för närvarande osäkra. Mullaly och kollegor uppskattar att de är mellan 1 och 7 gånger massan av Jupiter, den mest massiva planeten i solsystemet.

Om cirka 5 miljarder år, när solen tar slut på bränslet för de kärnfusionsprocesser som äger rum i dess kärna, kommer den att svälla till en röd jätte. Kärnfusion kommer dock att fortsätta i dess yttre skikt. Detta kommer att få de yttre lagren av vår stjärna att nå hela vägen till Mars och svälja Merkurius, Venus, jorden och möjligen själva den röda planeten. Så småningom kommer dessa yttre skikt att svalna och lämnar en pyrande stjärnkärna, nu en vit dvärg, omgiven av en planetarisk nebulosa av utmattad stjärnmateria.

Dessa exoplanetupptäckter ger dock ledtrådar om vad som kan hända med planeterna bortom Mars, gasjättarna Jupiter och Saturnus, om solen dör.

“Vår sol förväntas förvandlas till en vit dvärg om fem miljarder år,” sa Mullaly. “Vi antar att efter att en stjärna dör driver planeter utåt i större banor. Så om du vrider tillbaka klockan på dessa kandidatplaneter, skulle du förvänta dig att de skulle ha haft liknande omloppsavstånd som Jupiter och Saturnus.”

“Om vi ​​kan bekräfta dessa planeter kommer de att ge direkta bevis för att planeter som Jupiter och Saturnus kan överleva döden av sin moderstjärna.”

De två exoplaneterna som ses runt sina vita dvärgstjärnor av JWST:s MIRI-instrument

De två exoplaneterna som ses runt sina vita dvärgstjärnor av JWST:s MIRI-instrument

De två exoplaneterna som ses runt sina vita dvärgstjärnor av JWST:s MIRI-instrument. (Bildkredit: Mulaney et al., 2024)

Dessutom är de vita dvärgarna i centrum av denna upptäckt förorenade med element som är tyngre än väte och helium, som astronomer kallar “metaller”. Detta kan ge en ledtråd om vad som kommer att hända med kropparna i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter efter att solen gått ner.

“Vi misstänker att jätteplaneterna orsakar metallföroreningar genom att driva kometer och asteroider på ytan av stjärnor,” förklarade Mullaly. “Förekomsten av dessa planeter förstärker sambandet mellan metallföroreningar och planeter. Eftersom 25 till 50 % av vita dvärgar har den här typen av föroreningar, betyder det att jätteplaneter ofta finns nära vita dvärgstjärnor.”

Därför kan alla asteroider som överlever solens död kastas på dess lik av Jupiter och Saturnus.

Den dubbla upptäckten är imponerande, långt bortom vad den förutspår för framtiden för vårt planetsystem – den representerar också helt enkelt en sällsynt vetenskaplig bedrift.

En sällsynt direkt upptäckt av en exoplanet

Sedan de första exoplaneterna upptäcktes i mitten av 1990-talet har astronomer upptäckt omkring 5 000 världar som kretsar runt stjärnor utanför solsystemet. Enligt Planetary Society hade i april 2020 endast 50 av dessa exoplaneter upptäckts med hjälp av direkt avbildning.

Det beror på att på så stora avstånd, en planets ljus vanligtvis dränks av det intensiva ljuset från den planetens moderstjärna, så att upptäcka en exoplanet direkt är som att se en eldfluga som sitter på den brinnande lampan i en fyr.

Därför känns exoplaneter vanligtvis igen av den effekt de har på ljuset från sin stjärna, antingen genom att orsaka en minskning av ljuseffekten när de korsar eller “korsar” stjärnans yta, eller genom en “wobble”-rörelse som uppstår när planeten drar gravitationsmässigt till stjärnan.

“Vi avbildade dessa två exoplaneter direkt, vilket betyder att vi fotograferade dem och ser ljuset som produceras av planeten själv,” sa Mullaly. “De flesta upptäckta exoplaneter hittades med hjälp av transitmetoden eller genom att mäta stjärnans rörelse. Dessa indirekta metoder tenderar att gynna planeter mycket närmare stjärnan. Direkt avbildning är bättre för att hitta planeter som är längre från stjärnan och som har större orbitala separationer.”

Hon förklarade att genom att direkt upptäcka dessa planeter har JWST öppnat möjligheten att ytterligare studera dessa världar; Forskare kan nu börja studera saker som sammansättningen av planeternas atmosfärer och direkt mäta deras massor och temperaturer.

Liknande inlägg:

— Rymdteleskopet James Webb observerar 19 komplexa galaxstrukturer i hisnande detaljer (bilder)

— Två potentiellt beboeliga jordliknande världar kretsar runt en stjärna i vår kosmiska bakgård

— 2 “superjordiska” exoplaneter som finns i den beboeliga zonen av en närliggande stjärna

Mullaly tillade att inte allt hon och hennes team upptäckte om dessa exoplaneter förväntades, och att dessa egenheter kan förändra hur astronomer tänker på exoplaneter som dessa i allmänhet.

Alternativt kan målvärldarnas märkliga egenskaper ge lockande ledtrådar till de efterlängtade Exomoons.

“Om de är planeter, så är det förvånande att de inte är så röda i det mellaninfraröda som vi skulle förvänta oss. “Mängden ljus som samlas in av JWST vid 5 och 7 mikrometer är ljusare än vi kan förvänta oss för båda kandidatexoplaneterna, beroende på deras ålder och hur ljusa de är vid 15 mikrometer,” avslutade Mullaly. “Detta kan utmana vår förståelse av fysik och kemi i exoplanetatmosfärer.”

“Eller kanske det betyder att det finns en annan ljuskälla, till exempel en uppvärmd måne, som kretsar runt planeten.”

Teamets forskning finns tillgänglig som ett förtryck på forskningsförvarsplatsen arXiv.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *