Zaobserwowano planetarne szczątki w ekosferze martwej gwiazdy

W pobliżu białego karła został zaobserwowany pierścień szczątków planetarnych wielkości Księżyca, co wskazuje na pobliską planetę w strefie zdatnej do zamieszkania, miejscu wokół gwiazdy, gdzie może istnieć woda w stanie ciekłym.

Białe karły to żarzące się resztki gwiazd, które wypaliły całe swoje paliwo wodorowe. Wiadomo, że prawie wszystkie gwiazdy, w tym Słońce, w końcu staną się białymi karłami, ale bardzo niewiele wiadomo na temat ich układów planetarnych.

W badaniu opublikowanym w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, międzynarodowy zespół naukowców zmierzył światło pochodzące od białego karła w Drodze Mlecznej, znanego jako WD1054-226, wykorzystując dane z naziemnych i kosmicznych teleskopów.

Ku ich zaskoczeniu, znaleźli wyraźne spadki blasku odpowiadające 65 równomiernie rozmieszczonym obłokom szczątków planetarnych okrążających gwiazdę co 25 godzin. Badacze doszli do wniosku, że precyzyjna regularność tranzytujących struktur – przyćmiewających światło gwiazdy co 23 minuty – sugeruje, że są one utrzymywane w tak precyzyjnym układzie przez pobliską planetę.

Główny autor artykułu, prof. Jay Farihi (UCL Physics & Astronomy), powiedział: To pierwszy raz, kiedy astronomowie wykryli jakikolwiek rodzaj ciała planetarnego w ekosferze białego karła.

I dodaje: Zaobserwowane przez nas struktury wielkości Księżyca są raczej nieregularne i pyłowe (np. przypominające komety) niż stałe, kuliste ciała. Ich absolutna regularność jest zagadką, której nie potrafimy obecnie wyjaśnić.

Za obecnością planety przemawia fakt, że gdyby jej tam nie było, tarcia i kolizje spowodowałyby rozproszenie struktur, w wyniku czego straciłyby precyzyjną regularność, którą naukowcy obserwują. W podobny sposób tworzyły się stabilne struktury pierścieni wokół Saturna i Neptuna.

Możliwość pojawienia się planety w strefie zdatnej do zamieszkania jest ekscytująca, a także niespodziewana; nie szukaliśmy tego. Należy jednak pamiętać, że do potwierdzenia obecności planety potrzeba więcej dowodów. Nie możemy obserwować planety bezpośrednio, więc potwierdzenie może przyjść poprzez porównanie modeli komputerowych z dalszymi obserwacjami gwiazdy i orbitujących szczątków – mówi Farihi.

Oczekuje się, że tak orbita wokół białego karła została oczyszczona podczas jego fazy olbrzymiej gwiazdy, a zatem każda planeta, która może potencjalnie posiadać wodę, a więc i życie, powstałaby niedawno. Obszar ten nadawałby się do zamieszkania przez co najmniej dwa miliardy lat, w tym co najmniej miliard lat w przyszłości.

Ponad 95% gwiazd w końcu stanie się białymi karłami. Wyjątkiem są największe gwiazdy, które eksplodują i staną się czarnymi dziurami lub gwiazdami neutronowymi.

Ponieważ nasze Słońce stanie się białym karłem za kilka miliardów lat, nasze badanie daje wgląd w przyszłość naszego Układu Słonecznego – powiedział prof. Farihi.

Kiedy gwiazdom zaczyna brakować wodoru, rozszerzają się i stygną, stając się czerwonymi olbrzymami. Słońce wejdzie w tę fazę za cztery do pięciu miliardów lat, połykając Merkurego, Wenus i, być może, Ziemię. Kiedy zewnętrzna materia zostanie delikatnie zdmuchnięta, a wodór wyczerpany, pozostanie gorące jądro gwiazdy, powoli stygnące przez miliardy lat – jest to faza białego karła.

Planety krążące wokół białych karłów są trudne do wykrycia, ponieważ gwiazdy te są znacznie słabsze niż gwiazdy ciągu głównego (takie jak Słońce). Do tej pory astronomowie znaleźli jedynie wstępne dowody na istnienie gazowego olbrzyma (takiego jak Jowisz) krążącego wokół białego karła.

W nowym badaniu naukowcy obserwowali WD1054–226, białego karła odległego o 117 lat świetlnych, rejestrując zmiany jego blasku przez 18 nocy za pomocą kamery o wysokiej szybkości ULTRACAM znajdującej się na 3,5-metrowym Teleskopie Nowej Technologii (NTT) w Chile. Aby lepiej zinterpretować zmiany w blasku, badacze przyjrzeli się również danym z kosmicznego teleskopu TESS, co pozwoliło im potwierdzić, że struktury planetarne miały 25-godzinną orbitę.

Odkryli oni, że światło z WD1054–226 było zawsze nieco przesłonięte przez ogromne obłoki materii przechodzące przed gwiazdą, co sugeruje istnienie pierścienia szczątków planetarnych krążących wokół gwiazdy.

Strefa zdatna do zamieszkania to obszar, w którym temperatura pozwala na istnienie wody w stanie ciekłym na powierzchni planety. W porównaniu z gwiazdą taką jak Słońce, strefa ekosfera białego karła będzie mniejsza i będzie znajdować się bliżej gwiazdy, ponieważ białe karły emitują mniej światła, a tym samym ciepła.

Struktury zaobserwowane w badaniu orbitują w obszarze, który został otoczony przez gwiazdę, gdy była ona czerwonym olbrzymem, więc prawdopodobnie uformowały się lub przybyły stosunkowo niedawno, a nie przetrwały od narodzin gwiazdy i jej układu planetarnego.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
UCL

Vega

Na ilustracji: Wizja artystyczna białego karła i jego planety wraz z pierścieniem szczątków planetarnych. Źródło: UCL.

Dodaj komentarz

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.