На сайте Астрометрия Астрономические инструменты Астрономическое образование Астрофизика История астрономии Космонавтика, исследование космоса Любительская астрономия Планеты и Солнечная система Солнце

Открыта самая древняя планета
16.07.2003 22:15 | М. Е. Прохоров/ГАИШ, Москва

Несколько дней назад в прессе прозвучало сообщение об открытии самой древней планеты с возрастом 13 миллиардов лет. (Напомним, что лучшей оценкой возраста Вселенной сейчас считается 13.6 млрд. лет.) Речь идет об очень необычной планете в старом шаровом скоплении M4 (NGC 6121). Более подробные данные о планете и ее звезде приведены в конце заметки.

История открытия планеты

История открытия этой необычной планеты планеты началась в 1987 году, когда в шаровом скоплении M4 был обнаружен миллисекундный пульсар B1620-26. Очень скоро выяснилось, что этот пульсар двойной и что он с периодом около 200 дней обращается вокруг невидимого компаньона, скорее всего белого карлика. Еще через некоторое непродолжительное время в орбитальном движении пульсара были найдены отклонения, которые могли вызываться наличием в системе еще одного тела, обращающегося по очень широкой орбите. Однако, что это за тело, какова его масса, долгое время не удавалось выяснить. Дело в том, что орбитальное движение пульсара проявляется в его перемещениях вдоль луча зрения, из-за чего импульсы от него приходят то раньше, то позже. Но величина перемещения зависит от ориентации орбиты, одинаковое смещение могут вызвать маломассивный компаньон, если мы смотрим на орбиту "с ребра", или гораздо более массивный, если мы ее наблюдаем "плашмя" (подробнее см. статью Черепащука). Вокруг этого двойного пульсара могла обращаться планета, коричневый карлик или даже маломассивная звезда. Дискуссии по этому вопросу не затухали все 1990-е годы.

Проведя совместную обработку наблюдений шарового скопления M4 с борта Хаббловского телескопа в 1995 и 2001 гг. авторам данного открытия удалось зарегистрировать излучение белого карлика, определить его температуру, а сравнив ее с теоретическими кривыми остывания белых карликов - оценить его массу (которая оказалась равной 0.340.04M_o). Эти данные позволили определить наклонение орбиты двойного пульсара к лучу зрения и, как следствие, параметры третьего тела, в том числе и его массу. Она оказалась равной 2.51 M_J (массы Юпитера), т.е. вокруг двойного пульсара обращается именно планета, а не коричневый карлик и тем более не звезда.

Как образовалась эта система?

Все звезды в шаровых скоплениях образуются практически одновременной и достаточно быстро. Среди нескольких сот тысяч звезд тогда еще молодого шарового скопления M4 образовались две системы: желтая звезда похожая на Солнце или немного массивнее с планетой в 2.5 раза массивнее Юпитера, обращающейся вокруг звезды примерно на его месте (на расстоянии от 300 до 1200 миллиона километров). Другая система была существенно более массивной двойной звездой, из компонентов которой образовались нейтронная звезда и белый карлик. Через некоторое время (несколько миллиардов лет) обе системы оказались внутри плотного ядра шарового скопления. Для массивных двойных систем это типичная ситуация, почти все они достаточно быстро попадают в ядро, а вот желтая звезда с планетой влетела туда "случайно". Произошел близкий пролет в результате которого белый карлик оторвался от нейтронной звезды, а "его место заняла" желтая звезда. В результате этого процесса образовавшаяся двойная система приобрела дополнительную скорость и вылетела из ядра в более разреженные внешние области шарового скопления. (Белый карлик, скорее всего, также покинул ядро, но "в другую сторону".) Планета "пережила" (т.е. не оторвалась от звезды) и пролет через плотное звездное ядро, и "столкновение" с двойной системой нейтронной звезды. Вероятность такого исхода не очень велика, поэтому очень приятно, что подобная планета обнаружилась. После образования двойной системы планета стала обращаться вокруг нее по более широкой орбите, с полуосью ~3 млрд. км. Еще через некоторое время звезда превратилась в красный гигант, увеличила свои размеры и внешние части ее оболочки стали перетекать на нейтронную звезду, ускоряя вращение последней. К моменту, когда оболочка звезды рассеялась и она превратилась в белый карлик, нейтронная звезд раскрутилась до периода в 11 миллисекунд.

Возраст планеты

Никаких особых усилий для определения возраста планеты прикладывать не пришлось - он совпадает с возрастом шарового скопления и составляет примерно 13 миллиардов лет.

Выводы

Какие выводы можно сделать из данного открытия?

1. Планеты начали формироваться очень рано, менее чем через миллиард лет после Большого Взрыва.
2. Планеты могут существовать вокруг звезд в шаровых скоплениях.
3. Могут существовать планеты вокруг двойных звезд, причем они могут переживать столкновения и распады систем.
4. Данная планета должна обладать аномальными свойствами по сравнению с Юпитером и планетами-гигантами, открытыми вокруг других звезд, из-за того, что она образовалась из крайне бедного тяжелыми элементами вещества (как и все шаровое скопление).

---

---

Исследование было выполнено группой ученых NASA: Brad Hansen (UCLA), Harvey Richer (UBC), Steinn Sigurdsson (Penn State), Ingrid Stairs (UBC), Stephen Thorsett (UCSC).

(Заметка написана по материалам пресс-релиза института космического телескопа и данным каталога внесолнечных планет Extrasolar Visions.)

Публикации с ключевыми словами: экзопланета - Шаровое скопление - двойная система - миллисекундные пульсары - M 4 - возраст шаровых скоплений Публикации со словами: экзопланета - Шаровое скопление - двойная система - миллисекундные пульсары - M 4 - возраст шаровых скоплений
См. также: Температура на экзопланете WASP-43b Миллионы звезд в ω Центавра Шаровое звездное скопление 47 Тукана ε Тельца: звезда с планетой PDS 70: диск, планеты и спутники На далекой экзопланете обнаружен метан Огромное шаровое скопление в Геркулесе Все публикации на ту же тему >>