Фабрика планет. Экзопланеты и поиски второй Земли

Полагают, что существование планеты, обращающейся вокруг пары мертвых звезд, объясняется как раз тем, что эта система находится в густонаселенном звездном скоплении. Вероятно, планета сформировалась в обычном протопланетном диске вокруг молодой звезды. На протяжении своей жизни планетная система перемещалась по усыпанному звездами ядру скопления. Объекты там располагаются настолько близко друг к другу, что взаимодействия между звездными соседями, которые в других обстоятельствах случаются исключительно редко, здесь являются обычным явлением. Находясь в таком окружении, в какой-то момент звезда с планетой оказались рядом с двойной системой, компоненты которой достигли последних стадий в своей эволюции, став пульсаром и белым карликом. В результате взаимодействия этого трио звезда с планетой заняла место белого карлика. В результате обычная звезда стала обращаться вокруг пульсара, а планета была выброшена из системы и стала обращаться вокруг другой звездной пары.

Наконец подошла к концу и эволюция первоначальной материнской звезды, которая превратилась в красный гигант. Ее внешние слои перетекли на пульсар, и звезда-гигант стала белым карликом. Этот процесс не доставил неприятностей юпитероподобной планете, так как звезда была слишком мала, чтобы взорваться в качестве сверхновой. Вместо этого она стала планетой с двумя мертвыми звездами, восходящими и заходящими на его небе. Но, как выяснилось, PSR B1620–26 b не первая планета, родившаяся в результате смерти звезды и обращающаяся вокруг двойной системы. И самой странной ее вряд ли можно было бы назвать.

Две звезды — одно тело

В части созвездия Змея, именуемой «Голова змеи», на расстоянии 1670 световых лет от нас располагается двойная система, состоящая из живой и мертвой звезд. Это NN Змеи, пара, в которой белый карлик соседствует с обычной красной карликовой звездой. Звезды обращаются одна вокруг другой за 3 часа и 7 минут. Расстояние между ними невероятно маленькое — всего 0,004 а.е. По мнению астрономов, такая близость свидетельствует о том, что когда-то красный карлик жил внутри своего соседа.

Хотя смерть солнцеподобной звезды, сопровождающаяся ее превращением в белый карлик, протекает не столь бурно, как у более массивных собратьев, она может представлять определенную опасность для другого компонента системы. Когда умирающая звезда расширяется, превращаясь в красный гигант, ее внешние слои могут не перелиться на находящегося поблизости компаньона, а окутать его. В результате одна звезда оказывается в теле другой, образуя нечто похожее на гигантское яйцо с двумя желтками. Такую пару называют системой с общей оболочкой. Под воздействием окружающего звездного вещества звезда, оказавшаяся внутри, переходит на все более короткие орбиты. Сокращение орбиты сопровождается выбросом энергии, которая выталкивает окружающие звезду слои, открывая белый карлик в ядре красного гиганта.

Из-за скрывающих их складок красного гиганта наблюдать за звездами в системе с общей оболочкой исключительно трудно. Но предполагается, что двойные системы, состоящие из белого карлика с обращающимся вокруг него на очень короткой орбите компаньоном, когда-то имели общую оболочку. К их числу относится и система NN Змеи, компоненты которой могли быть притянуты друг к другу в тот период, когда белый карлик был раздутым красным гигантом. Быть проглоченным целиком — далеко не самый лучший способ обзавестись планетной системой. Но в очередной раз Вселенной это не помешало.

Как и Кеплер-16, NN Змеи — затменная двойная система, компоненты которой с точки зрения наблюдателя с Земли проходят друг перед другом. Зафиксировав незначительные отклонения в интервалах между затмениями, астрономы пришли к казавшемуся совершенно неправдоподобным выводу о том, что рядом со звездной парой есть что-то еще.

Небольшие отклонения в орбите NN Змеи вызваны двумя планетами-компаньонами. Это массивные газовые гиганты, один из которых в семь раз больше Юпитера, а второй — вдвое. Они обращаются вокруг тесной пары звезд на значительно большем расстоянии, составляющем 3,5 а.е. и 5,5 а.е., с периодом 7,7 и 15,5 лет соответственно. Сформировались ли эти планеты вместе с компонентами двойной системы или же они родились в момент сброса общей оболочки?

Первый вариант не выглядит правдоподобным, поскольку планете трудно пережить смерть звезды. Потеря внешних слоев красного гиганта не сравнится по разрушительным последствиям со взрывом сверхновой, но она все-таки привела к уменьшению массы звездной пары приблизительно на 75%. В случае с PSR B1620–26 b столь значительной потери массы удалось избежать благодаря аккреции вытолкнутой оболочки на пульсар. Менее массивные звезды NN Змеи лишились этого материала, значит, им было бы трудно удержать обращающиеся вокруг них планеты. Поэтому более вероятным кажется сценарий, согласно которому планеты в NN Змеи намного моложе своих звезд.