Egy különös bolygójelölt arra utal, hogy a bolygók születésének története a központi csillag életének végén is folytatódhat. A HS 0209+0832 jelű fehér törpe környezetében olyan kémiai nyomokat azonosítottak a csillagászok, amelyek egy második generációs gázóriás jelenlétével magyarázhatók. A főnixbolygónak nevezett égitest a csillag által korábban kilökött anyagból állhatott össze, most pedig légkörének egy részét veszítheti el.
Mitől különleges egy főnixbolygó?
A bolygókeletkezés ismert forgatókönyve egy fiatal csillag körül kezdődik. A csillag születése után visszamaradó gázból és porból korong alakul ki, amelyben fokozatosan nagyobb égitestek formálódhatnak. A Föld és a Naprendszer többi bolygója is ehhez az első generációhoz tartozik. Egy második generációs bolygó azonban jóval később, a csillag fejlődésének végső szakaszában kibocsátott anyagból keletkezhet.
A főnixbolygó elnevezés ezt a szokatlan születési történetet idézi fel. A mitológiai madárhoz hasonlóan itt is egy pusztuláshoz kapcsolódó folyamat teremthet új kezdetet. Ez nem egy korábban megsemmisült bolygó szó szerinti feltámadását jelenti, hanem azt, hogy a haldokló csillag anyaga új égitest építőanyagává válhatott.
Egy forró csillagmaradvány őrzi a történet nyomait
A vizsgált rendszer mintegy 270 fényévre található a Földtől. Központi objektuma egy fehér törpe: olyan sűrű csillagmaradvány, amely egy kisebb tömegű csillag külső rétegeinek elvesztése után marad vissza. A Naphoz hasonló csillagok fejlődésük során előbb vörös óriássá tágulnak, majd anyaguk jelentős részét a világűrbe juttatják. A visszamaradó mag hosszú időn keresztül hűl tovább.
A „halott csillag” kifejezés ezért könnyen félrevezető lehet, ha hideg, sötét objektumot képzelünk mögé. Egy fiatal fehér törpe még rendkívül forró, és erős sugárzással terhelheti a környezetét. A HS 0209+0832 felszíni hőmérséklete körülbelül 35 800 kelvin, vagyis hozzávetőleg 35 500 Celsius-fok.
A Hubble régi adataiban rejtőzött a különös nyom
A történet egyik legérdekesebb részlete, hogy a megoldáshoz vezető információk évtizedek óta rendelkezésre álltak. A Hubble-űrtávcső 1999-ben készült megfigyeléseiben nagyjából száz olyan színképvonal szerepelt, amelyek eredetét akkor nem sikerült azonosítani. Ezek a fény meghatározott hullámhosszain jelentkező jellegzetességek az anyag kémiai összetételéről árulkodnak.
Az archív adatok újraelemzésekor, korszerűbb atomfizikai adatbázis segítségével a korábban megfejtetlen vonalak közül sokat rézhez és nióbiumhoz tudtak kapcsolni. A nióbium jelenlétét a FUSE nevű ultraibolya űrtávcső korábbi mérései is alátámasztották. A régi felvételek így új értelmet nyertek: olyan anyag eredetére mutathatnak rá, amely jelenleg a fehér törpére hullik.
Miért éppen a nióbium lehet a döntő bizonyíték?
A fehér törpék légkörében kimutatott nehéz elemek gyakran a környezetükből befogott bolygótörmelékből származnak. A HS 0209+0832 esetében azonban a szokásostól eltérő összetétel rajzolódott ki. A cink, a réz és különösen a nióbium feldúsulása vált feltűnővé, miközben a kőzetbolygókra jellemző vas és szilícium nem mutatta a megszokott mintázatot.
A nióbium kalciumhoz viszonyított relatív gyakorisága több mint ezerszerese a Napban megfigyelhető aránynak. Az ilyen összetétel a fejlett óriáscsillagokban zajló, lassú neutronbefogásnak nevezett folyamat nyomát hordozhatja. A kutatók értelmezése szerint ez arra utal, hogy a befogott anyag egy olyan bolygóból származhat, amely már a csillag élete végén kibocsátott, nehéz elemekben feldúsult anyagot építette magába.
Mindössze 4,4 napos lehet az éve
A kémiai eredmények mellé a TESS űrtávcső megfigyelései szolgáltattak további támpontot. A rendszer fényességében körülbelül 4,4 naponta ismétlődő, halvány változást találtak. Ez összeegyeztethető egy közeli pályán mozgó gázóriással, amelynek eltérő hőmérsékletű nappali és éjszakai oldalából a keringés során különböző arányban látunk.
A jel egy másik lehetséges magyarázata a bolygóból elszökő anyag csóvája. A megfigyelést ezért nem lehet egyszerűen igazolt bolygóátvonulásként leírni. A feltételezett égitest nagyjából Jupiter-méretű lehet, és hozzávetőleg hatmillió kilométerre keringhet a fehér törpétől. Ez jóval kisebb távolság, mint amekkora a Merkúr pályáját elválasztja a Naptól.
A csillag visszanyerheti a korábban kibocsátott anyagot
Ilyen közelségben a fehér törpe nagy energiájú sugárzása erőteljes légkörvesztést okozhat. Egy Jupiterhez hasonló tömegű és sugarú bolygóra végzett modellszámítás másodpercenként körülbelül egymilliárd kilogrammos anyagvesztést jelez. Ez becslés, amely a feltételezett bolygótulajdonságoktól függ, nem közvetlenül megmért tömegvesztés.
A kiszabaduló gáz egy része a fehér törpe környezetébe kerülhet, majd annak felszínére hullhat. Így válna érzékelhetővé a bolygó különös összetétele a csillag színképében. Ebben a forgatókönyvben ugyanaz az anyag több állomáson halad keresztül: elhagyja az öregedő csillagot, beépül egy új bolygóba, majd részben visszajut a csillagmaradványra.
A Nap jövőjéről is új kérdéseket vet fel
A második generációs bolygókeletkezéshez nem elég, hogy egy csillag anyagot veszítsen. A kiáramló gáznak megfelelő körülmények között korongba is kell rendeződnie. Ebben egy korábbi kísérőcsillag gravitációs hatása segíthetett, de a rendszer pontos fejlődéstörténete még tisztázásra vár. Ez magyarázhatja azt is, miért nehéz hasonló égitestekre bukkanni.
A fehér törpe későbbi lehűlése mérsékelheti a bolygót érő sugárzást, ebből azonban nem következik, hogy a gázóriás lakhatóvá válik. A kellemesebb hőmérséklet önmagában nem bizonyít folyékony vizet vagy életre alkalmas környezetet. A Nap szintén fehér törpeként fejezi majd be fejlődését, de egyelőre nyitott kérdés, kialakulhatnak-e körülötte új bolygók. A főnixbolygójelölt jelentősége éppen az, hogy megmutathatja: bizonyos rendszerekben a csillag végső átalakulása egy új bolygókeletkezési folyamat kezdetét is jelentheti.
