Medzi troskami na povrchu bieleho trpaslíka boli identifikované skalnaté aj ľadové objekty

„Vytiahnite svojich mŕtvych!“ Slučky vo vzduchu v klasickom filme „Monty Python a Svätý grál“, paralelná scéna toho, čo sa deje okolo[{“ attribute=““>white dwarf star in a nearby planetary system. The dead star is “ringing” its own bell, calling out to the “dead” to collect at its footsteps. The white dwarf is all that remains after a Sun-like star has exhausted its nuclear fuel and expelled most of its outer material – decimating objects in the planetary system that orbit it. What’s left is a band of players with unpredictable orbits that – despite protests that they “aren’t dead yet!” – will ultimately be captured by the central star.

How do we know? The bodies consumed by the star leave telltale “fingerprints” – caught by the Hubble Space Telescope and other NASA observatories – on its surface. The spectral evidence shows that the white dwarf is siphoning off both rocky-metallic and icy material – debris from both its system’s inner and outer reaches. Uncovering evidence of icy bodies is intriguing, since it implies that a “water reservoir” might be common on the edges of planetary systems, improving the chances for the emergence of life as we know it.

Bolesť zo smrti hviezdy tak prudko narušila planetárny systém, že mŕtva hviezda, ktorú po sebe zanechala, nazývaná biely trpaslík, ťahá trosky z vnútorných aj vonkajších vrcholov systému. Toto je prvýkrát, čo astronómovia pozorovali hviezdu bieleho trpaslíka, ktorá spotrebováva minerálny aj ľadový skalnatý materiál, ktorý sú zložkami planét. Archívne údaje z Hubbleovho vesmírneho teleskopu agentúry NASA a ďalších observatórií NASA boli nevyhnutné pri diagnostikovaní tohto prípadu kozmického kanibalizmu. Výsledky pomáhajú opísať násilnú povahu pokročilých planetárnych systémov a môžu astronómom povedať o zložení novovytvorených systémov. kredit: Goddard Space Flight Center NASA; Hlavný producent: Paul Morris

Mŕtva hviezda bola pristihnutá pri roztrhaní planetárneho systému

Bolesť zo smrti hviezdy tak prudko narušila planetárny systém, že mŕtva hviezda, ktorú po sebe zanechala, nazývaná biely trpaslík, ťahá trosky z vnútorných aj vonkajších vrcholov systému. Toto je prvýkrát, čo astronómovia pozorovali hviezdu bieleho trpaslíka, ktorá spotrebováva minerálny aj ľadový skalnatý materiál, ktorý sú zložkami planét.

Archívne údaje z Hubbleovho vesmírneho teleskopu agentúry NASA a ďalších observatórií NASA boli nevyhnutné pri diagnostikovaní tohto prípadu kozmického kanibalizmu. Výsledky pomáhajú opísať násilnú povahu pokročilých planetárnych systémov a môžu astronómom povedať o zložení novovytvorených systémov.

Výsledky sú založené na analýze materiálu zachyteného atmosférou blízkej hviezdy bieleho trpaslíka G238-44. Biely trpaslík je to, čo zostalo z hviezdy, ako je naše Slnko, po tom, čo odstráni svoje vonkajšie vrstvy a prestane spaľovať palivo prostredníctvom jadrovej fúzie. „Nikdy sme nevideli tieto dva typy tiel hromadiť sa na bielom trpaslíkovi súčasne,“ povedal Ted Johnson, hlavný výskumník a čerstvý absolvent Kalifornskej univerzity v Los Angeles (UCLA). „Štúdiom týchto bielych trpaslíkov dúfame, že získame lepšie pochopenie stále neporušených planetárnych systémov.“

Táto ilustrácia planetárneho systému G238-44 sleduje jeho zničenie. V centre diania je malý biely trpaslík. Extrémne slabý akrečný disk pozostáva z kúskov roztrhaných tiel padajúcich na bieleho trpaslíka. Asteroidy a zvyšné planetárne telesá tvoria rezervoár materiálu obklopujúceho hviezdu. Väčšie plynné obrie planéty môžu byť stále v systéme. Oveľa ďalej je pás ľadových telies, ako sú kométy, ktoré tiež nakoniec živia mŕtvu hviezdu. Poďakovanie: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Zistenia sú zaujímavé aj preto, že malým, ľadovým telesám sa pripisuje kolízia a „zavlažovanie“ suchých kamenných planét v našej slnečnej sústave. Pred miliardami rokov sa predpokladá, že kométy a asteroidy priniesli na Zem vodu a vytvorili tak podmienky potrebné pre život, ako ho poznáme. Zloženie telies pozorovaných ako prší na bielom trpaslíkovi naznačuje, že ľadové nádrže môžu byť bežné medzi planetárnymi systémami, povedal Johnson.

„Život, ako ho poznáme, si vyžaduje kamennú planétu pokrytú rôznymi prvkami, ako je uhlík, dusík a kyslík,“ povedal Benjamin Zuckerman, profesor a spoluautor UCLA. „Zdá sa, že množstvo prvkov, ktoré vidíme na tomto bielom trpaslíkovi, vyžaduje hlavné telo, ktoré je skalnaté a bohaté na nestálosť – prvý príklad, ktorý sme našli pri štúdiách stoviek bielych trpaslíkov.“

demolačné derby

Teórie vývoja planetárneho systému opisujú prechod medzi fázami červeného obra a bieleho trpaslíka ako chaotický proces. Hviezda rýchlo stráca svoje vonkajšie vrstvy a dráhy jej planét sa dramaticky menia. Malé objekty, ako sú asteroidy a trpasličie planéty, sa môžu odvážiť blízko k obrovským planétam a spadnúť k hviezde. Táto štúdia potvrdzuje skutočný rozsah tejto násilnej chaotickej fázy a ukazuje, že do 100 miliónov rokov po nástupe fázy bieleho trpaslíka je hviezda schopná súčasne zachytiť a spotrebovať materiál z pásu asteroidov a oblastí podobných Kuiperovmu pásu.

Odhadovaná celková hmotnosť pohltená bielym trpaslíkom v tejto štúdii nemusí byť väčšia ako hmotnosť asteroidu alebo malého mesiaca. Zatiaľ čo prítomnosť aspoň dvoch objektov spotrebovaných bielym trpaslíkom nie je priamo meraná, je pravdepodobné, že jeden je bohatý na minerály ako asteroid a druhý je ľadový objekt podobný tomu, ktorý sa nachádza na okrajoch našej slnečnej sústavy. v Kuiperovom páse.

Hoci astronómovia klasifikovali viac ako 5 000 exoplanét, Zem je jedinou planétou, o ktorej máme nejaké priame znalosti o jej vnútornom zložení. Kanibalizmus bielych trpaslíkov poskytuje jedinečnú príležitosť rozbiť planéty a zistiť, z čoho boli vyrobené, keď sa prvýkrát vytvorili okolo hviezdy.

Tím meral okrem iných prvkov prítomnosť dusíka, kyslíka, horčíka, kremíka a železa. Nález železa vo veľmi veľkých množstvách je dôkazom existencie kovových jadier terestrických planét, ako je Zem,[{“ attribute=““>Venus, Mars, and Mercury. Unexpectedly high nitrogen abundances led them to conclude the presence of icy bodies. “The best fit for our data was a nearly two-to-one mix of Mercury-like material and comet-like material, which is made up of ice and dust,” Johnson said. “Iron metal and nitrogen ice each suggest wildly different conditions of planetary formation. There is no known solar system object with so much of both.”

Death of a Planetary System

When a star like our Sun expands into a bloated red giant late in its life, it will shed mass by puffing off its outer layers. One consequence of this can be the gravitational scattering of small objects like asteroids, comets, and moons by any remaining large planets. Like pinballs in an arcade game, the surviving objects can be thrown into highly eccentric orbits.

“After the red giant phase, the white dwarf star that remains is compact – no larger than Earth. The wayward planets end up getting very close to the star and experience powerful tidal forces that tear them apart, creating a gaseous and dusty disk that eventually falls onto the white dwarf’s surface,” Johnson explained.

The researchers are looking at the ultimate scenario for the Sun’s evolution, 5 billion years from now. Earth might be completely vaporized along with the inner planets. But the orbits of many of the asteroids in the main asteroid belt will be gravitationally perturbed by Jupiter and will eventually fall onto the white dwarf that the remnant Sun will become.

For over two years, the research group at UCLA, the University of California, San Diego, and the Kiel University in Germany, has worked to unravel this mystery by analyzing the elements detected on the white dwarf star cataloged as G238-44. Their analysis includes data from NASA’s retired Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE), the Keck Observatory’s High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) in Hawaii, and the Hubble Space Telescope’s Cosmic Origins Spectrograph (COS) and Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS).

The team’s results were presented at an American Astronomical Society (AAS) press conference on Wednesday, June 15, 2022.

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and ESA (European Space Agency). NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy, in Washington, D.C.