Ένα νεκρό αστέρι πιάστηκε να διαλύει βίαια το πλανητικό σύστημα

Τόσο βραχώδη όσο και παγωμένα αντικείμενα έχουν εντοπιστεί ανάμεσα στα συντρίμμια στην επιφάνεια ενός λευκού νάνου

«Βγάλε τους νεκρούς σου!» Βρόχοι στον αέρα στην κλασική ταινία “Monty Python and the Holy Grail”, μια παράλληλη σκηνή του τι συμβαίνει γύρω[{” 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.

Ο πόνος του θανάτου ενός αστεριού έχει διαταράξει τόσο βίαια το πλανητικό σύστημα που το νεκρό αστέρι που άφησε πίσω του, που ονομάζεται λευκός νάνος, τραβάει συντρίμμια τόσο από το εσωτερικό όσο και από το εξωτερικό άκρο του συστήματος. Αυτή είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει ένα λευκό νάνο αστέρι που καταναλώνει τόσο ορυκτό όσο και παγωμένο βραχώδες υλικό, τα οποία είναι τα συστατικά των πλανητών. Αρχειακά δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA και άλλα παρατηρητήρια της NASA ήταν απαραίτητα για τη διάγνωση αυτής της περίπτωσης κοσμικού κανιβαλισμού. Τα αποτελέσματα βοηθούν στην περιγραφή της βίαιης φύσης των προηγμένων πλανητικών συστημάτων και θα μπορούσαν να ενημερώσουν τους αστρονόμους για τη σύνθεση των νεοσύστατων συστημάτων. πίστωση: Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA. Κύριος Παραγωγός: Paul Morris

Το νεκρό αστέρι συνελήφθη να διαλύει το πλανητικό σύστημα

Ο πόνος του θανάτου ενός αστεριού έχει διαταράξει τόσο βίαια το πλανητικό σύστημα που το νεκρό αστέρι που άφησε πίσω του, που ονομάζεται λευκός νάνος, τραβάει συντρίμμια τόσο από το εσωτερικό όσο και από το εξωτερικό άκρο του συστήματος. Αυτή είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει ένα λευκό νάνο αστέρι που καταναλώνει τόσο ορυκτό όσο και παγωμένο βραχώδες υλικό, τα οποία είναι τα συστατικά των πλανητών.

Αρχειακά δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA και άλλα παρατηρητήρια της NASA ήταν απαραίτητα για τη διάγνωση αυτής της περίπτωσης κοσμικού κανιβαλισμού. Τα αποτελέσματα βοηθούν στην περιγραφή της βίαιης φύσης των προηγμένων πλανητικών συστημάτων και θα μπορούσαν να ενημερώσουν τους αστρονόμους για τη σύνθεση των νεοσύστατων συστημάτων.

Τα αποτελέσματα βασίζονται στην ανάλυση του υλικού που συλλαμβάνεται από την ατμόσφαιρα του κοντινού λευκού νάνου αστέρα G238-44. Ένας λευκός νάνος είναι ό,τι απομένει από ένα αστέρι όπως ο ήλιος μας αφού αφαιρέσει τα εξωτερικά του στρώματα και σταματήσει να καίει καύσιμο μέσω της πυρηνικής σύντηξης. «Δεν έχουμε δει ποτέ αυτούς τους δύο τύπους σωμάτων να συσσωρεύονται σε έναν λευκό νάνο την ίδια στιγμή», είπε ο Τεντ Τζόνσον, κύριος ερευνητής και πρόσφατος πτυχιούχος του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες (UCLA). «Με τη μελέτη αυτών των λευκών νάνων, ελπίζουμε να κατανοήσουμε καλύτερα τα ακόμα άθικτα πλανητικά συστήματα».

Αυτή η απεικόνιση του πλανητικού συστήματος G238-44 εντοπίζει την καταστροφή του. Ένα μικρό λευκό αστέρι νάνος βρίσκεται στο κέντρο της δράσης. Ο εξαιρετικά αχνός δίσκος προσαύξησης αποτελείται από κομμάτια κουρελιασμένων σωμάτων που πέφτουν πάνω στον λευκό νάνο. Οι αστεροειδείς και τα υπόλοιπα πλανητικά σώματα σχηματίζουν μια δεξαμενή υλικού που περιβάλλει το αστέρι. Οι μεγαλύτεροι αέριοι γίγαντες πλανήτες μπορεί να βρίσκονται ακόμα στο σύστημα. Πολύ πιο μακριά βρίσκεται μια ζώνη παγωμένων σωμάτων όπως οι κομήτες, που τροφοδοτούν τελικά το νεκρό αστέρι. Πίστωση: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Τα ευρήματα είναι επίσης ενδιαφέροντα επειδή σε μικρά, παγωμένα σώματα πιστώνεται η σύγκρουση και η «άρδευση» των ξηρών, βραχωδών πλανητών του ηλιακού μας συστήματος. Πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, κομήτες και αστεροειδείς πιστεύεται ότι παρέδωσαν νερό στη Γη, δημιουργώντας τις απαραίτητες συνθήκες για τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε. Η σύνθεση των σωμάτων που παρατηρήθηκε να βρέχει στον λευκό νάνο υποδηλώνει ότι οι παγωμένες δεξαμενές μπορεί να είναι κοινές μεταξύ των πλανητικών συστημάτων, είπε ο Τζόνσον.

«Η ζωή όπως την ξέρουμε απαιτεί έναν βραχώδη πλανήτη καλυμμένο με μια ποικιλία στοιχείων όπως άνθρακα, άζωτο και οξυγόνο», δήλωσε ο Μπέντζαμιν Ζάκερμαν, καθηγητής του UCLA και συν-συγγραφέας. “Η αφθονία των στοιχείων που βλέπουμε σε αυτόν τον λευκό νάνο φαίνεται να απαιτεί ένα κύριο σώμα που είναι βραχώδες και πλούσιο σε αστάθεια – το πρώτο παράδειγμα που βρήκαμε ανάμεσα σε μελέτες εκατοντάδων λευκών νάνων.”

κατεδαφίσει το ντέρμπι

Οι θεωρίες εξέλιξης του πλανητικού συστήματος περιγράφουν τη μετάβαση μεταξύ του κόκκινου γίγαντα αστέρα και των φάσεων του λευκού νάνου ως μια χαοτική διαδικασία. Ένα αστέρι χάνει γρήγορα τα εξωτερικά του στρώματα και οι τροχιές των πλανητών του αλλάζουν δραματικά. Μικρά αντικείμενα, όπως αστεροειδείς και νάνοι πλανήτες, μπορούν να έρθουν κοντά σε γιγάντιους πλανήτες και να πέσουν προς το αστέρι. Αυτή η μελέτη επιβεβαιώνει την πραγματική κλίμακα αυτής της βίαιης χαοτικής φάσης, δείχνοντας ότι μέσα σε 100 εκατομμύρια χρόνια μετά την έναρξη της φάσης του λευκού νάνου, το αστέρι είναι σε θέση να συλλαμβάνει και να καταναλώνει ταυτόχρονα υλικό από τη ζώνη των αστεροειδών και τις περιοχές που μοιάζουν με τη ζώνη Kuiper.

Η εκτιμώμενη συνολική μάζα που καταβροχθίζει ο λευκός νάνος σε αυτή τη μελέτη μπορεί να μην είναι μεγαλύτερη από τη μάζα ενός αστεροειδούς ή ενός μικρού φεγγαριού. Ενώ η παρουσία τουλάχιστον δύο αντικειμένων που καταναλώνονται από τον λευκό νάνο δεν μετριέται άμεσα, είναι πιθανό ότι το ένα είναι τόσο πλούσιο σε ορυκτά όσο ένας αστεροειδής και το άλλο είναι ένα παγωμένο αντικείμενο παρόμοιο με αυτό που βρίσκεται στις παρυφές του ηλιακού μας συστήματος στη ζώνη του Κάιπερ.

Αν και οι αστρονόμοι έχουν ταξινομήσει περισσότερους από 5.000 εξωπλανήτες, η Γη είναι ο μόνος πλανήτης για τον οποίο έχουμε κάποια άμεση γνώση της εσωτερικής της σύνθεσης. Ο κανιβαλισμός των λευκών νάνων παρέχει μια μοναδική ευκαιρία να χωρίσετε πλανήτες και να μάθετε από τι ήταν φτιαγμένοι όταν πρωτοδημιουργήθηκαν γύρω από το αστέρι.

Η ομάδα μέτρησε την παρουσία αζώτου, οξυγόνου, μαγνησίου, πυριτίου και σιδήρου, μεταξύ άλλων στοιχείων. Η ανίχνευση σιδήρου σε πολύ μεγάλες ποσότητες είναι απόδειξη της ύπαρξης μεταλλικών πυρήνων επίγειων πλανητών, όπως η Γη,[{” 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.