Astronomer under ledning från University of Warwick har identifierat den troligen äldsta stjärnan i vår galax vilket innebär att den har ett av de äldsta steniga och isiga planetsystemen som upptäckts i Vintergatan. Deras resultat publicerades den 5 november i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Astronomerna drar här slutsatsen att denna vita dvärgstjärna som finns 90 ljusår från jorden liksom dess planetsystem är över tio miljarder år gammalt.
Ödet för de flesta stjärnor, inklusive de som vår sol är att bli en vit dvärg. En vit dvärg är en stjärna som har bränt upp allt sitt bränsle och kastat sina yttre lager och nu genomgår en process av krympning och kylning. Under denna process kommer alla kretsande planeter att störas och i vissa fall förstöras. De planeter som funnits i området där stjärnan utvidgade sig till en röd jätte innan den krympte ihop finns nu bara som stenbumlingar. Detta dras över tid ner mot den nu vita dvärgstjärnan.
För denna studie undersökte astronomerna under ledning av University of Warwick två ovanliga vita dvärgstjärnor som upptäckts av rymdobservatoriet GAIA vid European Space Agency. Båda stjärnorna är förorenade av planetariskt skräp där en av dem nu ser ovanligt blå ut medan den andra är den svagaste skinande och rödaste som hittills hittats i det lokala galaktiska grannskapet - teamet utsatte båda för ytterligare analys.
Med hjälp av spektroskopiska och fotometriska data
från GAIA, Dark Energy Survey och X-Shooter-instrumentet vid Europeiska
sydobservatoriet fann astronomerna
att den "röda" stjärnan WDJ2147-4035 är cirka 10,7 miljarder år
gammal.
Spektroskopi innebär att man analyserar ljuset från en
stjärna vid olika våglängder och då kan upptäcka när grundämnen i stjärnans
atmosfär absorberar ljus i olika färger och det hjälper till att avgöra vilka
grundämnen här finns och hur mycket som finns. Genom att analysera spektrumet
från WDJ2147-4035 fann teamet närvaron av metallerna natrium, litium, kalium
och preliminärt detekterat kol har samlats på stjärnans yta - vilket gör den
till den äldsta metallförorenade vita dvärg som hittills upptäckts.
Den andra den "blå" stjärnanWDJ1922+0233
är något yngre än WDJ2147-4035 och har förorenats av planetariskt skräp med
liknande sammansättning som jordens kontinentalskorpa. Vetenskapsteamet drog
slutsatsen att den blå färgen på WDJ1922+0233 trots sin svala yttemperatur orsakas av dess
ovanliga blandning av helium-väteatmosfär. Blå
stjärnor är annars de hetaste stjärnorna därute (min anm,)
Skräpet som finns i den nästan rena helium- och
höggravitationsatmosfären hos den röda stjärnan WDJ2147-4035 kommer från ett
gammalt planetsystem som överlevde stjärnans utveckling till en vit dvärg,
vilket fick astronomerna att dra slutsatsen att detta är det äldsta
planetsystemet runt en vit dvärg som upptäckts i Vintergatan. Ev finns någon planet kvar som ej påverkades då stjärnan svällde ut enligt mig.
Huvudförfattaren Abbigail Elms, doktorand vid
University of Warwick Department of Physics, säger i ett uttalande: "Dessa metallförorenade
stjärnor visar att jorden inte är unik det finns andra planetsystem där ute med
planetkroppar som liknar jorden. 97 % av alla stjärnor kommer att sluta som en
vit dvärg.
– Vi hittar här de äldsta stjärnresterna i Vintergatan
som är förorenade av en gång jordliknande planeter. Det är fantastiskt att
tänka på att detta hände på skalan av tio miljarder år, och att dessa planeter utplånades
långt innan jorden ens bildades. En annan
tanke är om det en gång fanns liv på dessa nu förstörda planeter (min anm.)
Astronomer kan också använda stjärnans spektra för
att bestämma hur snabbt dessa metaller sjunker in i stjärnans kärna, vilket gör
att de kan se tillbaka i tiden och bestämma hur riklig var och en av dessa
metaller var i den ursprungliga planetkroppen. Genom att jämföra detta överflöd
med astronomiska kroppar och planetmaterial som finns i vårt eget solsystem kan
vi gissa hur dessa planeter skulle ha sett ut innan stjärnan dog och blev en
vit dvärg – men i fallet med WDJ2147-4035 har det visat sig vara svårt.
Abbigail förklarar: "Den röda stjärnan
WDJ2147-4035 är ett mysterium eftersom det ackumulerade planetskräpet till stor
är litium- och kaliumrikt och vilket är
olikt allt som är känt från vårt eget solsystem. Detta är en mycket intressant
vit dvärg eftersom dess ytbeläggningstemperatur, metallerna som förorenar den,
dess ålder och det faktum att den är magnetisk gör den extremt sällsynt.
Professor Pier-Emmanuel Tremblay vid institutionen för
fysik vid University of Warwick: "När dessa gamla stjärnor bildades för
mer än 10 miljarder år sedan var universum mindre metallrikt än det är nu
eftersom metaller bildas i utvecklade stjärnor och gigantiska stjärnexplosioner
(supernovor). De två observerade vita dvärgarna ger en inblick i planetbildning
i en metallfattig och gasrik miljö som skilde sig från förhållandena när
solsystemet bildades.
‘Spectral analysis of ultra-cool white dwarfs
polluted by planetary debris’ publicerades i Monthly Notices of the Royal
Astronomical Society. Forskningen fick finansiering från Europeiska
forskningsrådet inom ramen för Europeiska unionens forsknings- och
innovationsprogram Horizon 2020, Leverhulme Trust Grant och det brittiska
STFC-konsoliderade bidraget.
Bilden visar en konstnärs intryck av de gamla vita
dvärgarna WDJ2147-4035 och WDJ1922+0233 omgivna av planetskräp i omloppsbana,
som kommer att samlas på stjärnorna och förorena deras atmosfärer. WDJ2147-4035
är extremt röd och svag, medan WDJ1922+0233 är ovanligt blå. Upphovsman:
University of Warwick / Dr Mark Garlick
