De våldsamma rörelserna vid den vita dvärgstjärnan G238-44

 

En stjärnas sista tid har våldsamt stört dess planetsystem då denna vita dvärgstjärna drar till sig skräp från både planetsystemets inre och yttre räckvidd. Detta är första gången astronomer observerat hur en vit dvärgstjärna förbrukar både stenigt, metalliskt och isigt material i sitt närområde. Det dessa planeter innehåller.

Det är i arkivdata från NASAs Hubble Space Telescope med flera NASA-observatorier som man hittade denna händelse. Resultaten hjälper nu till att beskriva den våldsamma naturen hos utvecklade planetsystem. Dess sista tid och dennas och planetsystemets  förändring.

Resultaten bygger på en analys av material som fångats upp av den närliggande vita dvärgstjärnan G238-44. Denna finns 86 ljusår bort från oss den är återstoden efter en sol som vår efter att denna kastat från sig sitt yttre lager och kärnfusionen stannat av genom bränslebrist.

 "Vi har aldrig sett detta slag av skräp dras in mot en vit dvärg samtidigt", säger Ted Johnson, ledande forskare och nyligen University of California, Los Angeles (UCLA) kandidatexamen. "Genom att studera vita dvärgar hoppas vi få en bättre förståelse för planetsystem som fortfarande är intakta."

Resultaten är också spännande eftersom små isiga föremål kan ha kraschat in i och "bevattnat" torra, steniga planeter i vårt solsystems tidiga historia. För miljarder år sedan tros kometer och asteroider ha levererat vatten till jorden något som gav de förutsättningar som krävs för livet som vi känner det. säger Johnson. Kan ovan då vara vattentillkomsten?

"Livet som vi känner det kräver en stenig planet täckt med en mängd olika element som kol, kväve och syre", säger Benjamin Zuckerman, UCLA-professor och dennes medförfattare. "Överflödet av de element vi ser på denna vita dvärg verkar kräva både en stenig och en porös avsändarkropp. Det är första exemplet vi har hittat i studier av hundratals vita dvärgar."

Teorier om planetsystems utveckling i sin sista fas beskriver övergången mellan en röd jättestjärna och vita dvärgslutfasen som en kaotisk process. Stjärnan förlorar snabbt sina yttre lager och planeternas banor förändras dramatiskt. Små objekt, som asteroider och dvärgplaneter nära jätteplaneter dras in mot stjärnans vita dvärgstadium (då den här av dess otroliga densitet har en stark gravitationskraft). Studien bekräftar omfattningen av denna våldsamma kaotiska fas och visar att stjärnan inom 100 miljoner år efter början av sin vita dvärgfas samtidigt kan fånga och konsumera material från ett asteroidbälte.

När en stjärna som vår sol expanderar till en uppblåst röd jätte i sista fasen av sin tid kommer den att kasta av sig massa genom att puffa av sina yttre lager. En konsekvens av detta kan vara gravitationsspridning av små föremål som asteroider, kometer och månar till alla återstående stora planeter. Som flipperspel i ett arkadspel kan de överlevande föremålen kastas ut i mycket excentriska banor.

Efter den röda jättefasen är den vita dvärgstjärnan som finns kvar kompakt – inte större än jorden. De kroppar planeter som är kvar hamnar mycket nära stjärnans kraftfulla tidvattenkrafter som sliter isär dem, vilket skapar en gasformig och dammig skiva som så småningom faller ner mot den vita dvärgens yta, "förklarade Johnson.

Forskarna tittar på det ultimata scenariot för solens utveckling, 5 miljarder år från nu. Jorden kan vara helt förångad tillsammans med de inre planeterna. Men banorna för många av asteroiderna i asteroidbältet kommer att störas gravitationellt av Jupiter och kommer så småningom att falla ner på den vita dvärgen som den återstående solen då är.

I över två år har forskargruppen vid UCLA, University of California, San Diego och Kiel University i Tyskland arbetat med att lösa detta mysterium genom att analysera de element som upptäckts på den vita dvärgstjärnan katalogiserad som G238-44. Deras analys inkluderar data från NASAs pensionerade Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE), Keck Observatory's High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) på Hawaii och Hubble Space Telescope's Cosmic Origins Spectrograph (COS) och Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS).

Teamets resultat presenterades vid en presskonferens för American Astronomical Society (AAS) onsdagen den 15 juni 2022.

Bild från https://hubblesite.org/ vilken visar en vit dvärgstjärna som suger bort skräp från föremål i ett planetsystem. Hubbleteleskopet upptäcker den spektrala signaturen hos det förångade skräpet som avslöjade en kombination av stenigt metalliskt och isigt material, ingredienserna i planeter.