Een dode ster betrapt op het met geweld uiteenscheuren van het planetenstelsel

Er zijn zowel rotsachtige als ijzige objecten gevonden tussen het puin op het oppervlak van een witte dwergster

“Haal je doden eruit!” Loops in de lucht in de klassieke film “Monty Python and the Holy Grail”, een parallelle scène van wat er rondom gebeurt[{” 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.

De pijn van de dood van een ster heeft het planetaire systeem zo gewelddadig verstoord dat de dode ster die hij achterliet, een witte dwerg genaamd, puin van zowel de binnen- als de buitenste knobbels van het systeem trekt. Dit is de eerste keer dat astronomen een witte dwergster hebben waargenomen die zowel mineraal als ijsachtig rotsachtig materiaal consumeert, de componenten van planeten. Archiefgegevens van NASA’s Hubble Space Telescope en andere NASA-observatoria waren essentieel bij het diagnosticeren van dit geval van kosmisch kannibalisme. De resultaten helpen de gewelddadige aard van geavanceerde planetaire systemen te beschrijven en zouden astronomen kunnen vertellen over de samenstelling van nieuw gevormde systemen. tegoed: NASA’s Goddard Space Flight Center; Hoofdproducent: Paul Morris

De dode ster betrapt op het uiteenscheuren van het planetenstelsel

De pijn van de dood van een ster heeft het planetaire systeem zo gewelddadig verstoord dat de dode ster die hij achterliet, een witte dwerg genaamd, puin van zowel de binnen- als de buitenste knobbels van het systeem trekt. Dit is de eerste keer dat astronomen een witte dwergster hebben waargenomen die zowel mineraal als ijsachtig rotsachtig materiaal consumeert, de componenten van planeten.

Archiefgegevens van NASA’s Hubble Space Telescope en andere NASA-observatoria waren essentieel bij het diagnosticeren van dit geval van kosmisch kannibalisme. De resultaten helpen de gewelddadige aard van geavanceerde planetaire systemen te beschrijven en zouden astronomen kunnen vertellen over de samenstelling van nieuw gevormde systemen.

De resultaten zijn gebaseerd op de analyse van materiaal gevangen door de atmosfeer van de nabije witte dwergster G238-44. Een witte dwerg is wat er over is van een ster zoals onze zon nadat hij zijn buitenste lagen heeft verwijderd en stopt met het verbranden van brandstof door kernfusie. “We hebben deze twee soorten lichamen nog nooit tegelijkertijd op een witte dwerg zien ophopen”, zegt Ted Johnson, hoofdonderzoeker en recent afgestudeerd aan de University of California, Los Angeles (UCLA). “Door deze witte dwergen te bestuderen, hopen we een beter begrip te krijgen van de nog intacte planetenstelsels.”

Deze illustratie van het G238-44 planetenstelsel toont de vernietiging ervan. Een kleine witte dwergster bevindt zich in het midden van de actie. De extreem zwakke accretieschijf bestaat uit stukjes aan flarden gescheurde lichamen die op de witte dwerg vallen. Asteroïden en de overige planetaire lichamen vormen een reservoir van materiaal rondom de ster. De grotere gasreuzenplaneten bevinden zich mogelijk nog steeds in het systeem. Veel verder weg is een gordel van ijzige lichamen zoals kometen, die uiteindelijk ook de dode ster voeden. Krediet: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

De bevindingen zijn ook interessant omdat kleine, ijzige lichamen worden gecrediteerd met het botsen en “irrigeren” van de droge, rotsachtige planeten in ons zonnestelsel. Miljarden jaren geleden wordt aangenomen dat kometen en asteroïden water aan de aarde hebben geleverd, waardoor de voorwaarden zijn geschapen die nodig zijn voor het leven zoals wij dat kennen. De samenstelling van de waargenomen lichamen die op de witte dwerg regenen, suggereert dat ijzige reservoirs veel voorkomen in planetaire systemen, zei Johnson.

“Het leven zoals we dat kennen vereist een rotsachtige planeet bedekt met een verscheidenheid aan elementen zoals koolstof, stikstof en zuurstof”, zegt Benjamin Zuckerman, een UCLA-professor en co-auteur. “De overvloed aan elementen die we op deze witte dwerg zien, lijkt een hoofdlichaam nodig te hebben dat rotsachtig en rijk aan vluchtigheid is – het eerste voorbeeld dat we vonden bij studies van honderden witte dwergen.”

derby slopen

Evolutietheorieën van planetenstelsels beschrijven de overgang tussen de rode reuzenster en de witte dwergfasen als een chaotisch proces. Een ster verliest snel zijn buitenste lagen en de banen van zijn planeten veranderen drastisch. Kleine objecten, zoals asteroïden en dwergplaneten, kunnen zich dicht bij reuzenplaneten wagen en in de richting van de ster vallen. Deze studie bevestigt de ware omvang van deze gewelddadige chaotische fase en toont aan dat de ster binnen 100 miljoen jaar na het begin van de witte dwergfase in staat is om gelijktijdig materiaal van de asteroïdengordel en de Kuipergordel-achtige gebieden te vangen en te consumeren.

De geschatte totale massa die door de witte dwerg in deze studie wordt verslonden, mag niet groter zijn dan de massa van een asteroïde of een kleine maan. Hoewel de aanwezigheid van ten minste twee objecten die door de witte dwerg worden geconsumeerd niet direct wordt gemeten, is het waarschijnlijk dat de ene zo rijk is aan mineralen als een asteroïde en de andere een ijzig object is dat lijkt op wat wordt gevonden aan de rand van ons zonnestelsel in de Kuipergordel.

Hoewel astronomen meer dan 5.000 exoplaneten hebben geclassificeerd, is de aarde de enige planeet waarvoor we enige directe kennis hebben van haar interne samenstelling. Witte-dwergkannibalisme biedt een unieke kans om planeten uit elkaar te halen en te ontdekken waaruit ze bestonden toen ze voor het eerst rond de ster werden gevormd.

Het team heeft onder meer de aanwezigheid van stikstof, zuurstof, magnesium, silicium en ijzer gemeten. De ontdekking van ijzer in zeer grote hoeveelheden is het bewijs van het bestaan ​​van de metalen kernen van terrestrische planeten, zoals de aarde,[{” 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.