Znaleziono najstarsze szczątki planetarne w naszej Galaktyce
Astronomowie zidentyfikowali najstarszą gwiazdę w naszej Galaktyce, która akreuje odłamki z orbitujących planetozymali, co czyni ją jednym z najstarszych skalistych i lodowych układów planetarnych odkrytych w Drodze Mlecznej.
Wizja artystyczna starych białych karłów WDJ2147-4035 i WDJ1922+0233 otoczonych przez krążące wokół nich szczątki planetarne, które będą opadać na gwiazdy i zanieczyszczać ich atmosfery.
Źródło: University of Warwick/Dr Mark Garlick.
Z odkrycia opublikowanego 5 listopada 2022 roku w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society wynika, że słaby biały karzeł znajduje się 90 lat świetlnych od Ziemi i wraz z pozostałościami jego układu planetarnego na orbicie ma ponad dziesięć miliardów lat.
Losem większości gwiazd, w tym takich jak nasze Słońce, jest stanie się białym karłem. Biały karzeł to gwiazda, która spaliła całe swoje paliwo i zrzuciła swoje zewnętrzne warstwy, a teraz przechodzi proces kurczenia się i chłodzenia. Podczas tego procesu wszelkie orbitujące planety zostają zakłócone, a w niektórych przypadkach zniszczone, a ich szczątki pozostaną na powierzchni białego karła.
Na potrzeby tego badania zespół astronomów wykonał modelowanie dwóch niezwykłych białych karłów, które zostały wykryte przez obserwatorium kosmiczne Gaia. Obie gwiazdy są zanieczyszczone planetarnymi szczątkami, przy czym jedna z nich okazała się niezwykle niebieska, podczas gdy druga jest najsłabsza i najbardziej czerwona z dotychczas znalezionych w lokalnym sąsiedztwie galaktycznym – zespół poddał obie dalszej analizie.
Wykorzystując dane spektroskopowe i fotometryczne z Gai, Dark Energy Survey i instrumentu X-Shooter w Europejskim Obserwatorium Południowym, aby ustalić, jak długo gwiazda się chłodziła, astronomowie odkryli, że „czerwona” gwiazda, WDJ2147-4035 ma około 10,7 miliarda lat, z czego 10,2 miliarda lat spędziła chłodząc się jako biały karzeł.
Spektroskopia polega na analizie gwiazdy na różnych długościach fal, co pozwala wykryć, kiedy pierwiastki w atmosferze gwiazdy absorbują światło w różnych kolorach i pomaga określić, jakie to pierwiastki i w jakiej ilości występują. Analizując widmo z WDJ2147-4035, zespół stwierdził obecność metali: sodu, litu, potasu i wstępnie wykrytego węgla akreującego na gwieździe – co czyni go najstarszym odkrytym do tej pory białym karłem zanieczyszczonym metalami.
Druga, „niebieska” gwiazda WDJ1922+0233, jest tylko nieco młodsza od WDJ2147-4035 i została zanieczyszczona szczątkami planetarnymi o składzie podobnym do skorupy kontynentalnej Ziemi. Zespół naukowców doszedł do wniosku, że niebieski kolor WDJ1922+0233, pomimo chłodnej temperatury powierzchni, jest spowodowana jej nietypową mieszanką atmosfery helowo-wodorowej.
Odłamki znalezione w atmosferze czerwonej gwiazdy WDJ2147-4035, która jest prawie czystym helem i atmosferą o wysokiej grawitacji, pochodzą ze starego układu planetarnego, który przetrwał ewolucję gwiazdy w białego karła, co doprowadziło astronomów do wniosku, że jest to najstarszy układ planetarny wokół białego karła odkryty w Drodze Mlecznej.
Główna autorka Abbigail Elms, doktorantka na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warwick, powiedziała: Te zanieczyszczone metalami gwiazdy pokazują, że Ziemia nie jest wyjątkowa, istnieją inne układy planetarne z ciałami planetarnymi podobnymi do Ziemi. 97% wszystkich gwiazd stanie się białymi karłami, które są tak wszechobecne we Wszechświecie, że bardzo ważne jest, aby je zrozumieć, szczególnie te niezwykle chłodne. Powstałe z najstarszych gwiazd w naszej Galaktyce, chłodne białe karły dostarczają informacji o powstawaniu i ewolucji układów planetarnych wokół najstarszych gwiazd w Drodze Mlecznej.
Znajdujemy najstarsze pozostałości gwiazdowe w Drodze Mlecznej, które są zanieczyszczone przez niegdyś podobne do Ziemi planety. To niesamowite myśleć, że stało się to w skali dziesięciu miliardów lat i że te planety zginęły na długo przed tym, jak Ziemia w ogóle powstała.
Astronomowie mogą również wykorzystać widma gwiazdy, aby określić, jak szybko te metale zatapiają się w jądrze gwiazdy, co pozwala im spojrzeć wstecz w czasie i określić, ile każdego z tych metali było w pierwotnym ciele planetarnym. Porównując te obfitości z ciałami astronomicznymi i materią planetarną znalezioną w naszym Układzie Słonecznym, możemy się domyślać, jak te planety wyglądały, zanim gwiazda umarła i stała się białym karłem – ale w przypadku WDJ2147-4035 okazało się to trudne.
Abbigail wyjaśnia: Czerwona gwiazda WDJ2147-4035 jest tajemnicą, ponieważ akreowane szczątki planetarne są bardzo bogate w lit i potas i nie przypominają niczego znanego w naszym Układzie Słonecznym. Jest to bardzo interesujący biały karzeł, ponieważ jego skrajnie chłodna temperatura powierzchni, zanieczyszczające go metale, starość i fakt, że jest magnetyczny, czynią go niezwykle rzadkim.
Profesor Pier-Emmanuel Tremblay z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Warwick powiedział: Kiedy te stare gwiazdy powstały ponad 10 miliardów lat temu, Wszechświat był mniej bogaty w metale niż obecnie, ponieważ metale powstają w wyewoluowanych gwiazdach i olbrzymich gwiezdnych eksplozjach. Dwa obserwowane białe karły dostarczają ekscytującego spojrzenia na formowanie się planet w ubogim w metale i bogatym w gaz środowisku, które różniło się od warunków, w których powstał Układ Słoneczny.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
