Рекордно горещ космически обект предизвиква въпроси за Вселената

О бект, обикалящ около звезда на 1400 светлинни години, преобръща представите ни за това какво е възможно във Вселената.

Става дума за кафяво джудже, любопитната категория обекти, които са категоризирани между планетите и звездите. То е толкова близо до своята много гореща звезда, че температурата му надвишава невероятните 8 000 Келвина (7 727 градуса по Целзий или 13 940 по Фаренхайт) – достатъчно горещо, за да раздели молекулите в атмосферата на техните съставни атоми.

Record-Breaking Planet-Like Object Found That's Hotter Than The Sun https://t.co/PypawdrZIE

— ScienceAlert (@ScienceAlert) June 19, 2023

Това е много по-горещо от температурата на повърхността на Слънцето, където те достигат до 5 778 Келвина. Всъщност това кафяво джудже е постигнало температурен рекорд за най-горещият обект от този вид, който някога сме откривали.

Въпреки че част от характеристиките на кафявите джуджета е да бъдат по-горещи от планетите, те са и по-хладни от най-хладните звезди червени джуджета – те не могат да достигнат температурите на нашето Слънце.

Международен екип, ръководен от астрофизика Наама Халакун от Научния институт Weizmann в Израел, нарече обекта WD0032-317B. Тяхното откритие е описано подробно в статия, приета в Nature Astronomy.

„Откритието може да ни помогне да разберем какво се случва с газови гиганти, подобни на Юпитер, чието наблюдение може да бъде предизвикателство поради активността и скоростта на въртене на изключително горещите, масивни звезди около, които обикалят“, казва екипът.

670 light-years away, an ultrahot planet orbits a star double the size of our Sun. KELT-9b swings around its star in just 36 hours. The intense heating causes the gas giant exoplanet’s atmosphere to stream away into space. https://t.co/a1T9ImqjVJ pic.twitter.com/8ZVwWmQKMs

— NASA Exoplanets (@NASAExoplanets) July 7, 2020

Планети, които обикалят близо до своите звезди, са облъчени с огромно количество ултравиолетова светлина. Това може да доведе до изпаряване на техните атмосфери и разкъсване на молекулите в тях - процес, известен като термична дисоциация.

Ние обаче не знаем много за тези екстремни среди. При такава близост до много ярка звезда сигналите от орбитална екзопланета могат да бъдат трудни за разграничаване от тези на звездната активност.

Известна ни е една екзопланета, достатъчно гореща за термична дисоциация. Това е KELT-9b, обикаляща около синя свръхгигантска звезда, която нагрява дневната страна на екзопланетата до температури над 4600 Келвина (4327 градуса по Целзий или 7820 градуса по Фаренхайт).

Това е по-горещо от повечето звезди – червените джуджета, най-често срещаните звезди в галактиката, имат максимална повърхностна температура от около 4000 Келвина.

Може да се окаже, че кафявите джуджета в двойни системи с бели звезди джуджета са ключът към по-доброто ни разбиране на тези екстремни среди.

A painting based on the extremely hot giant planet KELT-9b; orbiting closer than Mercury does our sun and trailing its atmosphere in the ... pic.twitter.com/whC3aKfUz8

— Jett Furr (@AeroJettArt) September 12, 2019

Кафявото джудже не е съвсем планета, но не е и звезда. Ако е с около 13 пъти по-голяма маса от Юпитер, подобен на планета обект може да има достатъчно налягане и топлина в ядрото си, за да възпламени деутериев синтез.

Това е "тежък" изотоп на водорода. Температурата и налягането, необходими за неговото сливане, са много по-ниски от температурата и налягането, необходими за сливането на обикновения водород, който изгаря в ядрата на звездите.

Кафявите джуджета могат да достигнат размер от около 80 маси на Юпитер и температури от около 2 500 Келвина. Те са по-студени и по-тъмни от червените джуджета, но светят в инфрачервени лъчи.

Белите джуджета, от друга страна, са последният етап от живота на звезди като Слънцето. Когато звездата изчерпи водорода в ядрото си, тя изхвърля външните си слоеве, а ядрото, което вече не се поддържа от външния натиск на термоядрения синтез, се срива в свръхплътен обект с размерите на Земята.

KELT-9b:
A gas giant 2.8x wider than Jupiter and with a surface temperature of 4600K. It's so hot that hydrogen turns into plasma on its day side and recombines on its night side. Why? It closely orbits a giant B-type blue star 53x brighter than the Sun.https://t.co/7MeONaG1UK pic.twitter.com/7v0Zuvloxi

— ToughSF (@ToughSf) May 5, 2023

Белите джуджета блестят с остатъчна топлина, но процесът им на умиране е много енергичен – те са изключително горещи, с температури, сравними с тези на сините свръхгиганти.

Така стигаме до WD0032-317- много гореща звезда, бяло джудже с ниска маса. Тя е с маса около 40 процента от тази на Слънцето и изгаря при температури от около 37 000 Келвина.

Халаку и нейните колеги използваха инструмента Ултравиолетов визуален спектрограф (UVES), за да получат данни за WD0032-317 и открили, че има спътник кафяво джудже с маса между 75 и 88 Юпитера и на орбита от само 2,3 часа.

Тъй като кафявото джудже и звездата са изключително близо едно от друго, кафявото джудже е „заключено“. Това означава, че едната страна – дневната – е постоянно обърната към звездата, докато другата остава в постоянна нощ. Екипът изчислил екстремните температури и числата са смайващи.

The Hottest Exoplanet Ever Discovered:
.KELT-9b. Imagine iron evaporating that’s it contains all the atmosphere of this planet 🤯. This planet receives 44,000 times more energy from its star than earth receives from the sun. #Science #explore #space pic.twitter.com/NmkbiMaHse

— Samuel Oliver (@SamuelO98129470) June 17, 2023

„В зависимост от използвания модел на ядрото на бялото джудже, нагрятата страна стига до температури между ≈7 250 и 9 800 Келвина – толкова гореща, колкото звезда от тип А, а нощната страна достига до температура от ≈1 300 − 3 000 Келвина. Температурната разлика между двете страни е от ≈6000 K – около четири пъти по-голяма от тази на KELT-9b“, пишат учените.

Не ни е известна планета или кафяво джудже, което да е по-горещо. Това прави WD0032-317B не само изключително страхотно, но и отличен кандидат за изучаване на това как изключително горещите звезди могат да изпарят своите спътници с по-ниска маса. Изследването на WD0032-317B може да ни помогне да разберем редки обекти като KELT-9b.