Мертвая звезда попала в яростный разрыв планетарной системы

Среди обломков на поверхности белого карлика были обнаружены как скалистые, так и ледяные объекты.

«Вынеси своих мертвецов!» Петли в воздухе в классическом фильме «Монти Пайтон и Святой Грааль», параллельная сцена того, что происходит вокруг[{» 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.

Боль звезды настолько сильно разрушила планетарную систему, что мертвая звезда, которую она оставила, называемая белым карликом, тянет обломки как внутреннего, так и внешнего острия системы. Это первый раз, когда астрономы наблюдали за белым карликом, потребляющим как минеральные, так и ледяные скальные породы, которые являются компонентами планет. Архивные данные космического телескопа Хаббл НАСА и других обсерваторий НАСА сыграли важную роль в диагностике этого случая космического каннибализма. Результаты помогают описать агрессивную природу развитых планетных систем и могут рассказать астрономам о составе вновь образованных систем. кредит: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА; Главный продюсер: Пол Моррис

Мертвая звезда разорвала планетарную систему на части

Боль звезды настолько сильно разрушила планетарную систему, что мертвая звезда, которую она оставила, называемая белым карликом, тянет обломки как внутреннего, так и внешнего острия системы. Это первый раз, когда астрономы наблюдали за белым карликом, потребляющим как минеральные, так и ледяные скальные породы, которые являются компонентами планет.

Архивные данные космического телескопа Хаббл НАСА и других обсерваторий НАСА сыграли важную роль в диагностике этого случая космического каннибализма. Результаты помогают описать агрессивную природу развитых планетных систем и могут рассказать астрономам о составе вновь образованных систем.

Результаты основаны на анализе материала, захваченного атмосферой близкого белого карлика G238-44. Белый карлик — это то, что осталось от звезды, подобной нашему солнцу, после того, как она сорвет свои внешние слои и перестанет сжигать топливо в результате ядерного синтеза. «Мы никогда не видели, чтобы эти два типа тел накапливались на белом карлике одновременно», — сказал Тед Джонсон, главный исследователь и недавний выпускник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). «Изучая этих белых карликов, мы надеемся лучше понять все еще нетронутые планетные системы».

На этой иллюстрации планетарной системы G238-44 прослеживается ее разрушение. Небольшой белый карлик находится в центре действия. Чрезвычайно тусклый аккреционный диск состоит из кусочков разорванных тел, падающих на белый карлик. Астероиды и оставшиеся планетарные тела образуют резервуар материала, окружающий звезду. Крупные газовые гиганты все еще могут находиться в системе. Гораздо дальше находится пояс ледяных тел, таких как кометы, которые в конечном итоге питают мертвую звезду. Авторы и права: НАСА, ЕКА, Джозеф Олмстед (STScI)

Полученные данные интересны еще и тем, что приписывают столкновение небольших ледяных тел и «орошение» сухих каменистых планет в нашей Солнечной системе. Считается, что миллиарды лет назад кометы и астероиды доставляли воду на Землю, создавая условия, необходимые для жизни, какой мы ее знаем. По словам Джонсона, состав тел, наблюдаемых дождем на белом карлике, предполагает, что ледяные резервуары могут быть обычным явлением среди планетных систем.

«Жизнь, какой мы ее знаем, требует каменистой планеты, покрытой различными элементами, такими как углерод, азот и кислород», — сказал Бенджамин Цукерман, профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и соавтор. «Изобилие элементов, которое мы видим на этом белом карлике, по-видимому, требует, чтобы основное тело было каменистым и обладало высокой летучестью — первый пример, который мы нашли среди сотен белых карликов».

разрушить дерби

Теории эволюции планетарных систем описывают переход между фазами красного гиганта и белого карлика как хаотический процесс. Звезда быстро теряет свои внешние слои, и орбиты ее планет резко меняются. Небольшие объекты, такие как астероиды и карликовые планеты, могут приблизиться к планетам-гигантам и упасть на звезду. Это исследование подтверждает истинный масштаб этой бурной хаотической фазы, показывая, что в течение 100 миллионов лет после начала фазы белого карлика звезда способна одновременно захватывать и потреблять материал из пояса астероидов и областей, подобных поясу Койпера.

Предполагаемая общая масса, поглощенная белым карликом в этом исследовании, может быть не больше, чем масса астероида или небольшой луны. Хотя наличие по крайней мере двух объектов, поглощенных белым карликом, напрямую не измеряется, вполне вероятно, что один из них так же богат минералами, как астероид, а другой представляет собой ледяной объект, похожий на то, что находится на окраинах нашей Солнечной системы. в поясе Койпера.

Хотя астрономы классифицировали более 5000 экзопланет, Земля — единственная планета, о внутреннем строении которой у нас есть непосредственные знания. Каннибализм белых карликов дает уникальную возможность разбить планеты на части и узнать, из чего они были сделаны, когда впервые образовались вокруг звезды.

Команда измерила присутствие азота, кислорода, магния, кремния и железа среди других элементов. Обнаружение железа в очень больших количествах свидетельствует о существовании металлических ядер планет земной группы, таких как Земля,[{» 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.