Tento obrázek ukazuje bílého trpaslíka, který odsává trosky z rozbitých objektů v planetární soustavě. Hubbleův vesmírný teleskop detekuje spektrální podpis odpařených trosek, které odhalily kombinaci kamenného-kovového a ledového materiálu, složek planet. Zjištění pomáhají popsat násilnou povahu vyvinutých planetárních systémů a složení jejich rozpadajících se těl. Poděkování: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Skalnatá i ledová tělesa byla identifikována mezi troskami na povrchu bílého trpaslíka
„Vyveď své mrtvé!“ zvoní ve vzduchu v klasickém filmu „Monty Python a Svatý grál“, což je veselá paralela k tomu, co se děje kolem[{“ 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.
Smrtelné bolesti hvězdy tak násilně narušily její planetární systém, že mrtvá hvězda, která za sebou zůstala, nazývaná bílý trpaslík, odsává trosky z vnitřního i vnějšího dosahu systému. Je to poprvé, co astronomové pozorovali bílého trpaslíka, který pohlcuje jak kamenný-kovový, tak ledový materiál, složky planet. Archivní data z Hubbleova vesmírného dalekohledu NASA a dalších observatoří NASA byla zásadní pro diagnostiku tohoto případu kosmického kanibalismu. Zjištění pomáhají popsat násilnou povahu vyvinutých planetárních systémů a mohou astronomům říci o složení nově se tvořících systémů. Kredit: Goddard Space Flight Center NASA; Hlavní producent: Paul Morris
Mrtvá hvězda chycená roztrhání planetárního systému
Smrtelné bolesti hvězdy tak násilně narušily její planetární systém, že mrtvá hvězda, která za sebou zůstala, nazývaná bílý trpaslík, odsává trosky z vnitřního i vnějšího dosahu systému. Je to poprvé, co astronomové pozorovali bílého trpaslíka, který pohlcuje jak kamenný-kovový, tak ledový materiál, složky planet.
Archivní data z Hubbleova vesmírného dalekohledu NASA a dalších observatoří NASA byla zásadní pro diagnostiku tohoto případu kosmického kanibalismu. Zjištění pomáhají popsat násilnou povahu vyvinutých planetárních systémů a mohou astronomům říci o složení nově se tvořících systémů.
Zjištění jsou založena na analýze materiálu zachyceného atmosférou nedalekého bílého trpaslíka G238-44. Bílý trpaslík je to, co zbylo z hvězdy, jako je naše Slunce poté, co se zbaví svých vnějších vrstev a přestane spalovat palivo prostřednictvím jaderné fúze. „Nikdy jsme neviděli oba tyto druhy objektů přibývat na bílém trpaslíkovi současně,“ řekl Ted Johnson, vedoucí výzkumník a čerstvý absolvent bakalářského studia University of California, Los Angeles (UCLA). „Studiem těchto bílých trpaslíků doufáme, že získáme lepší pochopení planetárních systémů, které jsou stále nedotčené.“
Tento ilustrovaný diagram planetárního systému G238-44 sleduje její zničení. V centru dění je drobný bílý trpaslík. Velmi slabý akreční disk se skládá z kusů rozbitých těl padajících na bílého trpaslíka. Zbývající asteroidy a planetární tělesa tvoří rezervoár materiálu obklopujícího hvězdu. Větší plynné obří planety mohou v systému stále existovat. Mnohem dále je pás ledových těles, jako jsou komety, které také nakonec živí mrtvou hvězdu. Poděkování: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Zjištění jsou také zajímavá, protože malým ledovým objektům se připisuje zásluha za to, že narážely a „zavlažovaly“ suché kamenné planety v naší sluneční soustavě. Před miliardami let se předpokládá, že komety a asteroidy dopravily na Zemi vodu a vytvořily podmínky nezbytné pro život, jak jej známe. Složení těl detekovaných deštěm na bílého trpaslíka naznačuje, že ledové nádrže mohou být běžné mezi planetárními systémy, řekl Johnson.
„Život, jak ho známe, vyžaduje kamennou planetu pokrytou řadou prvků, jako je uhlík, dusík a kyslík,“ řekl Benjamin Zuckerman, profesor a spoluautor UCLA. „Zdá se, že množství prvků, které vidíme na tomto bílém trpaslíkovi, vyžaduje jak kamenné, tak těkavé mateřské tělo – první příklad, který jsme našli mezi studiemi stovek bílých trpaslíků.“
Demoliční derby
Teorie evoluce planetární soustavy popisují přechod mezi fázemi červeného obra hvězdy a bílého trpaslíka jako chaotický proces. Hvězda rychle ztrácí své vnější vrstvy a dráhy jejích planet se dramaticky mění. Malé objekty, jako jsou asteroidy a trpasličí planety, se mohou odvážit příliš blízko k obřím planetám a být poslány klesat ke hvězdě. Tato studie potvrzuje skutečný rozsah této násilné chaotické fáze a ukazuje, že do 100 milionů let po začátku její fáze bílého trpaslíka je hvězda schopna současně zachytit a spotřebovat materiál ze svého pásu asteroidů a oblastí podobných Kuiperově pásu.
Odhadovaná celková hmotnost, kterou v této studii nakonec pohltil bílý trpaslík, nemusí být větší než hmotnost asteroidu nebo malého měsíce. Zatímco přítomnost alespoň dvou objektů, které bílý trpaslík požírá, není přímo měřena, je pravděpodobné, že jeden je bohatý na kovy jako asteroid a další je ledové těleso podobné tomu, které se nachází na okraji naší sluneční soustavy v Kuiperově pásu. .
Přestože astronomové zkatalogizovali přes 5 000 exoplanet, jedinou planetou, kde máme nějaké přímé znalosti o jejím vnitřním složení, je Země. Kanibalismus bílých trpaslíků poskytuje jedinečnou příležitost rozebrat planety a vidět, z čeho byly vyrobeny, když se poprvé vytvořily kolem hvězdy.
Tým mimo jiné změřil přítomnost dusíku, kyslíku, hořčíku, křemíku a železa. Detekce železa ve velmi vysokém množství je důkazem pro kovová jádra terestrických planet, jako je Země,[{“ 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.