Впервые космический телескоп Джеймса Уэбба получил возможность детально изучить экзопланету, вращающуюся вокруг белого карлика – плотного остатка звезды, аналогичной Солнцу и прошедшей стадию жизненного цикла. Собранные сведения дали шанс установить массу, температуру и характеристики атмосферы этого небесного тела, а также предоставили информацию о возможных сценариях развития планет нашей системы в отдалённом будущем, когда наше светило трансформируется в белый карлик.

В качестве объекта исследования выступает газовый гигант WD 1856 b, впервые обнаруженный в двадцатом году двадцать первого столетия на расстоянии приблизительно в восемьдесят световых лет от нашей планеты. Его размеры сравнимы с Юпитером, и он совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за тридцать четыре часа. Планета располагается менее чем в трёх миллионах километров от белого карлика – что примерно соответствует пятидесятикратному расстоянию между Землёй и Солнцем.

Такое расположение долгое время представляло собой головоломку для астрономов. До превращения в белый карлик звезда должна была пройти фазу красного гиганта, характеризующуюся значительным расширением её внешних слоёв. Если бы WD 1856 b всегда находилась на текущей орбите, она неминуемо оказалась бы внутри растущего газового облака и подверглась бы разрушению.

Для прояснения истории этой системы ученые провели наблюдения за планетой, проходящей сквозь диск белого карлика при помощи инфракрасных инструментов телескопа Джеймса Уэбба. Проведённый анализ позволил установить массу WD 1856 b, которая колеблется от четырёх до одиннадцати масс Юпитера. Кроме того, исследователи определили температуру верхних слоёв атмосферы планеты – около ста двадцати шести градусов Цельсия.

В ходе изучения было установлено, что этот газовый гигант демонстрирует температуру значительно выше прогнозируемой при нагреве лишь слабым светом от белого карлика. Ученые полагают, что это тепло представляет собой остаточное «наследие» интенсивного облучения, которое имело место миллиарды лет назад, когда планета начала своё движение к центру звёздной системы.

Наиболее вероятным сценарием является то, что WD 1856 b возникла на значительно большем удалении от своей звезды, благодаря чему смогла пережить фазу красного гиганта. Впоследствии её траектория изменилась под воздействием гравитации двух других звёзд в этой же системе, которые постепенно сдвинули планету ближе к белому карлику.

Анализ данных, полученных телескопом James Webb, также дал возможность впервые зафиксировать наличие атмосферы у экзопланеты, движущейся по окружности белого карлика. Спектральный анализ указал на присутствие микрочастиц, образующих облака, а также углеводородов, скорее всего метана. Это первое подобное наблюдение для планеты, вращающейся вокруг уже отработавшей своё звезды, и оно предоставляет новые перспективы для изучения химического состава подобных планет.

Исследователи подчеркивают, что полученные результаты имеют важное значение не только для исследований экзопланет, но и для понимания дальнейшей судьбы нашей собственной Солнечной системы. Примерно через 4–5 миллиардов лет наше Солнце превратится в красный гигант, который с большой вероятностью поглотит Меркурий и Венеру, а также возможно Землю. После этого звезда избавится от своих внешних слоёв и станет белым карликом.

Что произойдёт с более отдалёнными мирами, например, Юпитером и Сатурном, на данный момент остаётся неясным. Тем не менее, наблюдения за системой WD 1856 демонстрируют, что некоторые газовые планеты могут пережить гибель своей звезды, находясь на значительном расстоянии от неё, а впоследствии, через огромные промежутки времени, сблизиться с центральным светилом. Исследования подобных конфигураций дают возможность учёным-астрономам заглянуть в потенциальное развитие нашей Солнечной системы.

Исследование опубликовано в журнале Nature.