Каннибализм мертвой звезды в ее планетной системе является самым распространенным из всех

Сегодня астрономы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и их коллеги сообщают, что жестокая предсмертная агония соседней звезды настолько полностью разрушила ее планетную систему, что мертвая звезда, которую она оставила, известная как белый карлик, высасывает обломки как из внутреннего, так и из внешнего пределов системы.

Это первый случай космического каннибализма, когда астрономы наблюдали, как белый карлик потребляет каменистое минеральное вещество, вероятно, из близлежащего астероида, и ледяной материал, предположительно, из объекта, подобного тому, что находится в поясе Койпера на Эдже. из нашей Солнечной системы.

«Мы никогда не видели, чтобы эти два типа объектов накапливались на белом карлике одновременно», — сказал ведущий исследователь Тед Джонсон, физик и астроном из Калифорнийского университета, окончивший университет на прошлой неделе. «Изучая этих белых карликов, мы надеемся лучше понять все еще нетронутые планетные системы».

Результаты основаны на анализе материала, захваченного атмосферой G238-44, белого карлика, находящегося примерно в 86 световых годах от Земли, с использованием архивных данных космического телескопа Хаббл, спутников НАСА и дополнительных обсерваторий. Белый карлик — это горящее ядро, которое остается после того, как звезда, такая как наше Солнце, удаляет свои внешние слои и прекращает сжигать топливо в результате ядерного синтеза.

Удивительно, но масштабная диета белого карлика интересна еще и тем, что астрономы считают, что ледяные тела столкнулись с сухими каменистыми планетами в нашей Солнечной системе, включая Землю. Считается, что миллиарды лет назад кометы и астероиды доставили на нашу планету воду, создав необходимые условия для жизни. Состав обнаруженного материала, падающего на G238-44, предполагает, что ледяные резервуары могут быть обычным явлением среди планетных систем, сказал соавтор исследования Бенджамин Цукерман, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета.

«Жизнь, какой мы ее знаем, требует каменистой планеты, покрытой различными летучими элементами, такими как углерод, азот и кислород», — сказал Цукерман. «Изобилие элементов, которые мы видим на этом белом карлике, по-видимому, исходит как от материнского тела, состоящего из камней, так и от материнского тела, богатого флуктуациями — первый пример, который мы нашли среди сотен белых карликов».

Хаос и разрушение: от живой звезды до красного гиганта и до белого карлика

Теории эволюции планетарной системы описывают гибель звезды как хаотическое, бурное событие, которое начинается, когда она сначала экспоненциально раздувается до состояния, известного как красный гигант, а затем быстро теряет свои внешние слои, превращаясь в белого карлика — сверхплотную звезду, примерно размером Земли и массой нашего Солнца. Этот процесс резко нарушает орбиты оставшихся планет, и более мелкие объекты — астероиды, кометы и луны — которые приближаются к ним, могут быть разбросаны, как шарики для игры в пинбол, и мчаться к белому карлику.

Это исследование подтверждает истинный масштаб хаоса, поскольку показывает, что в течение 100 миллионов лет после начала фазы белого карлика звезда способна одновременно захватывать и потреблять материал из близлежащего пояса астероидов и его далеких областей, подобных поясу Койпера. . .

НАСА, Европейское космическое агентство, Джозеф Олмстед (STScI)

На диаграмме показано медленное разрушение планетной системы группы G238-44 с маленьким белым карликом в центре, окруженным слабым аккреционным диском, состоящим из кусков разорванных тел, падающих на мертвую звезду. Остальные астероиды образуют тонкий поток вещества, окружающий звезду. В системе все еще могут находиться более крупные газовые планеты-гиганты, а намного дальше — пояс ледяных тел, таких как кометы.

Хотя астрономы внесли в каталог более 5000 планет за пределами нашей Солнечной системы, единственная планета, о внутреннем строении которой у нас есть непосредственные знания, — это Земля. Поскольку материал, накапливающийся на G238-44, представляет собой строительные блоки больших планет, каннибализм этого белого карлика дает уникальную возможность разрушить планеты. Бет Кляйн, исследователь астрономии из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которая является членом команды, сказала:

Команда измерила присутствие азота, кислорода, магния, кремния и железа среди других элементов в атмосфере белого карлика. Джонсон сказал, что обнаружение ими железа в больших количествах является свидетельством существования металлических ядер планет земной группы, таких как Земля, Венера, Марс и Меркурий. Неожиданно высокое содержание азота привело к выводу, что ледяные тела также присутствуют.

«Лучше всего для наших данных подходит смесь примерно два к одному вещества, подобного Меркурию, и материала, подобного комете, который состоит из льда и пыли», — сказал Джонсон. Металлическое железо и азотный лед предполагают совершенно разные условия формирования планет. В Солнечной системе нет известного тела, в котором было бы много того и другого».

Исследователи говорят, что окончательный сценарий для нашего Солнца примерно через 5 миллиардов лет, вероятно, будет очень похож на то, что наблюдалось с G238-44. Они предсказывают, что во время фазы красного гиганта Земля может полностью испариться вместе с внутренними планетами.

Он сказал, что орбиты многих астероидов в главном поясе астероидов нашей Солнечной системы будут нарушены гравитацией Юпитера, а также попадут на остатки белого карлика, на который станет Солнце.

Более двух лет исследовательская группа Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Кильского университета в Германии работала над разгадкой тайны G238-44, анализируя элементы, обнаруженные на белом карлике.

Их анализ включал данные устаревшего спектрографа экстремального ультрафиолета НАСА, спектрометра Эккеля высокого разрешения обсерватории Кека на Гавайях, спектрометра космического происхождения космического телескопа Хаббла и спектрометра фотограмметрии космического телескопа. Космический телескоп Хаббла — это международный проект сотрудничества между НАСА и Европейским космическим агентством.

Выводы команды были представлены на пресс-конференции Американского астрономического общества 15 июня.

Исследования бакалавриата Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе: путь Теда Джонсона к звездам

Фотография головы и плеч Теда Джонсона в Ройс-холле.

Белла Бертуде

Джонсон в кампусе Калифорнийского университета

Главный исследователь Тед Джонсон, чью работу в последний год жизни поддерживали Программа бакалавриата Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. “Это показало мне, что работа в области исследований – это то, чем я хочу продолжать заниматься. Сейчас я нахожусь в совершенно другом мире, чем был, когда начал этот проект два года назад. В то время я знал очень мало”.

Джонсон выразил благодарность своей исследовательской группе и, в частности, «исключительному наставничеству» исследователя Калифорнийского университета Бет Кляйн за его развитие в качестве астронома во время его студенческой карьеры.

«Мне очень повезло найти исследовательскую группу, которая уделяла много времени своим студентам», — сказал он. «Все в нашей группе хотели, чтобы наши студенты были лучшими учеными, которыми мы могли бы быть. На групповых собраниях они всегда готовы предоставить отзывы и предложения о нашей работе и всегда были очень конструктивны. У нас здесь, в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, замечательное сообщество, и Я благодарен за время, которое я смог провести в этом кампусе».

Кляйн сказал, что Джонсон был «одним из лучших студентов, с которыми я когда-либо имел честь преподавать и работать» — мнение, поддержанное соавтором Джонсона и профессором Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Бенджамином Цукерманом.

«Мне было особенно приятно участвовать в этом захватывающем исследовательском проекте под руководством Теда, выдающегося студента, который является астрономом со стажем», — сказал он.

Джонсон, окончивший учебу 10 июня, в настоящее время занимает штатную должность ассистента-исследователя в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА и подаст заявку на участие в программах магистратуры по астрономии.

Leave a Comment