O stea moartă surprinsă rupând violent sistemul planetar

Atât obiecte stâncoase, cât și cele înghețate au fost identificate printre resturile de pe suprafața unei stele pitice albe

— Scoate-ți mortul! Bucle în aer în filmul clasic „Monty Python și Sfântul Graal”, o scenă paralelă a ceea ce se întâmplă în jur[{” 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.

Durerea morții unei stele a perturbat atât de violent sistemul planetar, încât steaua moartă pe care a lăsat-o în urmă, numită pitică albă, trage resturile atât din protuberanța interioară, cât și din cea exterioară a sistemului. Este pentru prima dată când astronomii au observat o stea pitică albă consumând atât material mineral, cât și material stâncos înghețat, care sunt componentele planetelor. Datele de arhivă de la telescopul spațial Hubble de la NASA și de la alte observatoare NASA au fost esențiale în diagnosticarea acestui caz de canibalism cosmic. Rezultatele ajută la descrierea naturii violente a sistemelor planetare avansate și le-ar putea spune astronomilor despre alcătuirea sistemelor nou formate. credit: Centrul de zbor spațial Goddard al NASA; Producător principal: Paul Morris

Steaua moartă a surprins sfâșiind sistemul planetar

Durerea morții unei stele a perturbat atât de violent sistemul planetar, încât steaua moartă pe care a lăsat-o în urmă, numită pitică albă, trage resturile atât din protuberanța interioară, cât și din cea exterioară a sistemului. Este pentru prima dată când astronomii au observat o stea pitică albă consumând atât material mineral, cât și material stâncos înghețat, care sunt componentele planetelor.

Datele de arhivă de la telescopul spațial Hubble de la NASA și de la alte observatoare NASA au fost esențiale în diagnosticarea acestui caz de canibalism cosmic. Rezultatele ajută la descrierea naturii violente a sistemelor planetare avansate și le-ar putea spune astronomilor despre alcătuirea sistemelor nou formate.

Rezultatele se bazează pe analiza materialului captat de atmosfera stelei pitice albe din apropiere G238-44. O pitică albă este ceea ce a mai rămas dintr-o stea ca soarele nostru după ce își dezbrăcă straturile exterioare și oprește arderea combustibilului prin fuziunea nucleară. „Nu am văzut niciodată aceste două tipuri de corpuri acumulându-se pe o pitică albă în același timp”, a spus Ted Johnson, cercetător principal și proaspăt absolvent al Universității din California, Los Angeles (UCLA). „Prin studierea acestor pitice albe, sperăm să obținem o mai bună înțelegere a sistemelor planetare încă intacte”.

Această ilustrare a sistemului planetar G238-44 urmărește distrugerea acestuia. O mică stea pitică albă este în centrul acțiunii. Discul de acreție extrem de slab este format din bucăți de corpuri zdrențuite care cad pe pitica albă. Asteroizii și corpurile planetare rămase formează un rezervor de material care înconjoară steaua. Planetele gigantice gazoase mai mari ar putea fi încă în sistem. Mult mai departe se află o centură de corpuri înghețate, cum ar fi cometele, care, în cele din urmă, hrănesc și steaua moartă. Credit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Descoperirile sunt, de asemenea, interesante, deoarece corpurile mici, înghețate, sunt creditate cu ciocnirea și „irigarea” planetelor uscate și stâncoase din sistemul nostru solar. Cu miliarde de ani în urmă, se crede că cometele și asteroizii au livrat apă pe Pământ, creând condițiile necesare vieții așa cum o cunoaștem. Compoziția corpurilor observate plouând pe pitica albă sugerează că rezervoarele de gheață pot fi comune în sistemele planetare, a spus Johnson.

„Viața așa cum o știm necesită o planetă stâncoasă acoperită cu o varietate de elemente, cum ar fi carbonul, azotul și oxigenul”, a spus Benjamin Zuckerman, profesor și coautor la UCLA. „Abundența de elemente pe care le vedem pe această pitică albă pare să necesite un corp principal care este stâncos și bogat în volatilitate – primul exemplu pe care l-am găsit printre studiile a sute de pitici albe”.

demola derby

Teoriile evoluției sistemului planetar descriu tranziția dintre fazele steaua gigantă roșie și fazele piticii albe ca un proces haotic. O stea își pierde rapid straturile exterioare, iar orbitele planetelor sale se schimbă dramatic. Obiectele mici, cum ar fi asteroizii și planetele pitice, se pot aventura în apropierea planetelor gigantice și pot cădea spre stea. Acest studiu confirmă adevărata amploare a acestei faze haotice violente, arătând că în termen de 100 de milioane de ani de la debutul fazei piticii albe, steaua este capabilă să captureze și să consume simultan material din centura de asteroizi și din regiunile asemănătoare centurii Kuiper.

Masa totală estimată devorată de pitica albă în acest studiu poate să nu fie mai mare decât masa unui asteroid sau a unei luni mici. În timp ce prezența a cel puțin două obiecte consumate de pitica albă nu este măsurată direct, este probabil ca unul să fie la fel de bogat în minerale ca un asteroid, iar celălalt să fie un obiect de gheață similar cu ceea ce se găsește la marginile sistemului nostru solar. în Centura Kuiper.

Deși astronomii au clasificat peste 5.000 de exoplanete, Pământul este singura planetă pentru care avem unele cunoștințe directe despre structura sa internă. Canibalismul piticelor albe oferă o oportunitate unică de a sparge planetele și de a afla din ce au fost făcute când s-au format pentru prima dată în jurul stelei.

Echipa a măsurat prezența azotului, oxigenului, magneziului, siliciului și fierului, printre alte elemente. Descoperirea fierului în cantități foarte mari este o dovadă a existenței nucleelor ​​metalice ale planetelor terestre, precum Pământul,[{” 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.