Solens skæbne, selvom det virker som en fjern begivenhed, er en videnskabelig sikkerhed. Det astronomiske samfund har længe søgt at forstå de nøjagtige konsekvenser af udtømningen af vores stjernes nukleare brændstof, en begivenhed, der vil omforme fremtiden for Solsystemet og dermed Jorden.
For nylig har forskning ledet af University of St Andrews i Det Forenede Kongerige frembragt væsentlige afsløringer, offentliggjort i det anerkendte tidsskrift Nature. Med hjælp fra James Webb-rumteleskopet sporede et globalt samarbejde mellem forskere en kæmpeplanet, der kredsede om en hvid dværg, hvilket gjorde det muligt for den at spore sin bane. Resultaterne indikerer, at sammenbrud af en stjerne ikke altid betyder fuldstændig forsvinden af alle himmellegemer i dens system.
Hvordan vil transformationen af vores sol være?
Om cirka fem milliarder år vil Solen forbruge al den brint, der er til stede i sin kerne. Denne proces vil markere begyndelsen af dens fase som en rød kæmpestjerne, med en diameter, der vil overstige dens nuværende størrelse mere end hundrede gange.
Merkur og Venus er næsten sikre på at blive opslugt, og Jorden risikerer at følge trop. Efterfølgende vil de yderste lag af Solen blive drevet ud i rummet, og kun efterlade dens centrum: en hvid dværg. Selvom dette objekt i størrelse kan sammenlignes med vores planet, vil det være utroligt tæt og indeholde cirka halvdelen af den nuværende solmasse komprimeret til et lille rum.
Det seneste fund tyder på, at fjernere planeter, såsom Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun, har en stor chance for at modstå denne ødelæggende stjerneovergang.
Analyse af en exoplanet, der kredser om en uddød stjerne
Det centrale fokus i undersøgelsen er den gigantiske exoplanet WD 1856 b, der ligger cirka 80 lysår væk fra Jorden. Med dimensioner, der ligner Jupiters, har den en masse mellem fire og elleve gange større. Det, der virkelig fascinerer, er dens ekstremt tætte kredsløb til en hvid dværg, der fuldfører en omdrejning hver 1,4 dag, kun 0,02 astronomiske enheder (ca. 3 millioner kilometer) – en nærhed, der ved første øjekast virkede umulig.
I løbet af den røde kæmpe fase udvidede systemets oprindelige stjerne sig langt ud over den bane, som planeten i øjeblikket optager. Hvis WD 1856 b var forblevet i denne position fra begyndelsen, ville den bestemt ikke have overlevet stjerneudvidelsen.
I lang tid overvejede astronomer to hovedhypoteser: enten holdt planeten ud i den røde kæmpes atmosfære, eller også dannede den sig i en meget fjernere bane og vandrede efterfølgende tættere på systemets centrum efter stjernens død.
Detaljeret observation fra James Webb-teleskopet
I deres søgen efter at opklare denne gåde, brugte videnskabsmænd James Webb-teleskopets NIRSpec-spektrograf. Værktøjet blev brugt under planetens hurtige transit foran den hvide dværg, en begivenhed, der varede kun otte minutter, hvilket fremhævede den ekstraordinære præcision, der kræves for at indsamle sådanne oplysninger.
Afsløringer om atmosfærisk sammensætning
Analyserne bragte en overraskelse: planetens atmosfære indeholder kulbrinter, med en stærk indikation af metan, samt tåge og skyformationer. Dataene peger på en usædvanlig høj kulstofkoncentration. Det er første gang, at forskere har været i stand til at detaljere den atmosfæriske sammensætning af en planet, der omgiver en livløs stjerne.
Den opdagede kemiske kompleksitet er særlig værdifuld, da den giver glimt ind i planetens evolutionære bane. Det er sandsynligt, at en del af disse grundstoffer har været inkorporeret siden dannelsen, men hypotesen om, at den har akkumuleret kulstofrige komponenter over milliarder af år, kan ikke udelukkes.
Men det fund med den største effekt var anderledes. Planeten udviser en temperatur på omkring 400 Kelvin (svarende til ca. 127°C), en værdi, der er betydeligt højere end de 160 Kelvin, der blev forudsagt, hvis dens eneste varmekilde var den svage hvide dværg.
Modeller hjælper med at rekonstruere milliarder år planetarisk historie
Gasgigantiske planeter følger et afkølingsmønster, der kan forudsiges gennem hele deres eksistens. Ved hjælp af planetariske afkølingsmodeller sporede forskerholdet den termiske historie af WD 1856 b og bestemte den periode, hvor begivenheden, der opvarmede den, fandt sted.
Resultatet overraskede astronomer: Planetens opvarmning skete mellem tre milliarder og 5,5 milliarder år efter, at hovedstjernen allerede havde fuldført sin transformation til en hvid dværg.
Disse data eliminerer praktisk talt teorien om, at planeten formåede at overleve inde i den røde kæmpestjerne. Hvis denne hypotese var sand, ville opvarmningsprocessen af himmellegemet have været tidsmæssigt tilpasset perioden med stjernedød.
Den mest accepterede forklaring er derfor, at planeten forblev i milliarder af år i en sikker og fjern bane. Først efter lang tid ændrede et fænomen med planetarisk migration, forårsaget af gravitationsinteraktioner, sin rute. Under denne forskydning var intense tidevandskræfter ansvarlige for at generere enorme mængder varme indeni.
Den usikre fremtid for vores solsystem
Afsløringen påpeger, at et planetsystems bane ikke slutter med dets stjernes død, men kan fortsætte i milliarder af år. Gasgigantiske planeter, der overlever, har evnen til at ændre deres kredsløb, gennemgå intense gravitationsinteraktioner og endda bevæge sig mod den resterende stjernekerne, længe efter den oprindelige stjerne er forsvundet.
Selvom det er usikkert, om et lignende scenarie vil udspille sig i vores eget solsystem, beviser eksistensen af WD 1856 b, at Jupiter og andre gasgiganter kan have en meget længerevarende og indviklet udvikling end tidligere antaget.
For første gang i astronomiens historie var det muligt at observere og rekonstruere et muligt udfald for solsystemet. Konklusionen er, at Solens afslutning måske ikke er en lukning, men derimod udgangspunktet for et nyt og uventet kapitel.
