Білі карлики — це те, чим одного дня стане Сонце. Зорі, подібні до нього за масою, наприкінці життя скидають зовнішні шари, перетворюючись на червоних гігантів, а потім залишають по собі гарячий щільний осколок розміром приблизно з Землю. Довгий час вважалося, що планети біля таких зір навряд чи вціліють — надто руйнівним є перехід зорі через фазу червоного гіганта. WD 1856 b довела протилежне: це газовий гігант, який пережив катаклізм своєї зорі і досі обертається навколо неї.
Тепер телескоп James Webb дав змогу зазирнути в атмосферу цієї планети. Це перша атмосферна детекція серед планет білих карликів і взагалі один із найбільш "еволюційно просунутих" об'єктів такого типу — раніше атмосфери вдавалося виявити хіба що в планет біля зір-субгігантів, які ще не дійшли до фінальної стадії.
Планета, що пережила смерть зорі
WD 1856 b обертається навколо білого карлика по надзвичайно тісній орбіті — радіусом лише 0,02 астрономічної одиниці, це в кілька разів менше за відстань від Меркурія до Сонця. Маса планети оцінена в діапазоні від 4,3 до 10,9 маси Юпітера, тобто це справжній газовий гігант.
Сама наявність такої планети поруч із білим карликом — інтрига. Коли зоря роздувалася в червоного гіганта, її зовнішні шари мали сягати далеко за межі теперішньої орбіти планети. Це означає, що WD 1856 b колись перебувала значно далі і згодом мігрувала ближче до зорі-залишку.
Як атмосферу планети розгледіли крізь спектр зорі
Метод, яким скористалися дослідники, називається трансмісійною спектроскопією. Коли планета проходить перед диском зорі, частина зоряного світла проникає крізь її атмосферу і трохи змінюється — певні довжини хвиль поглинаються газами й аерозолями. За цими змінами можна відновити хімічний склад атмосфери.
Для спостережень використали прилад NIRSpec PRISM телескопа Webb, який охоплює діапазон від 0,5 до 5 мікрометрів. Це достатньо широкий інтервал, щоб уловити сигнали одразу кількох сполук і теплове випромінювання самої планети.
Метан і серпанок аерозолів в атмосфері
Аналіз спектра показав присутність вуглеводнів із дуже високою статистичною достовірністю — співвідношення шансів становило від 167:1 до 5377:1. Серед можливих сполук найімовірнішим кандидатом виявився метан (CH₄), з ще вищою впевненістю — від 17:1 до 30:1 порівняно з альтернативами. Його частка в атмосфері оцінена приблизно в 7%, що свідчить про збагачену вуглецем атмосферу.
Крім метану, у спектрі знайшли сліди аерозолів — дрібних завислих частинок, що утворюють подобу серпанку чи туману, подібного до того, який трапляється в атмосферах деяких планет Сонячної системи. І нарешті, дані показали теплове випромінювання з нічної, не освітленої зорею, сторони планети — сигнал, зафіксований із надзвичайно високою статистичною значущістю.
Планета, яка нагрілася вдруге
Найнесподіванішим результатом стала температура. За розрахунками, рівноважна температура WD 1856 b, виходячи з відстані до зорі та її світності, мала б становити близько 160 кельвінів. Натомість спостережувана ефективна температура виявилася значно вищою — від 390 до 412 кельвінів.
Автори дослідження пропонують пояснення: планета пройшла через подію повторного нагрівання, пов'язану з міграцією на теперішню тісну орбіту. За моделями охолодження білих карликів, це, ймовірно, сталося через 3,0–5,5 мільярда років після того, як зоря вже перетворилася на білого карлика. Це узгоджується з ідеєю приливної еволюції — поступового наближення планети до зорі внаслідок приливних сил уже після завершення активного життя зорі.
Разом ці спостереження дають рідкісний приклад того, як газовий гігант може пережити смерть своєї зорі, а потім ще й змінити орбіту вже в новому оточенні. Для планет Сонячної системи це попередній нарис можливого майбутнього — того, що може статися з газовими гігантами, коли Сонце саме стане білим карликом.
