Objek berbatu dan es telah diidentifikasi di antara puing-puing di permukaan bintang katai putih

“Bawa orang matimu!” Loop di udara dalam film klasik “Monty Python and the Holy Grail”, adegan paralel dari apa yang terjadi di sekitarnya[{” 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.

Rasa sakit dari kematian sebuah bintang telah sangat mengganggu sistem planet sehingga bintang mati yang ditinggalkannya, yang disebut katai putih, menarik puing-puing dari puncak sistem dalam dan luar. Ini adalah pertama kalinya para astronom mengamati bintang katai putih yang mengonsumsi mineral dan material berbatu es, yang merupakan komponen planet. Data arsip dari Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA dan observatorium NASA lainnya sangat penting dalam mendiagnosis kasus kanibalisme kosmik ini. Hasilnya membantu menggambarkan sifat kekerasan dari sistem planet canggih dan dapat memberi tahu para astronom tentang susunan sistem yang baru terbentuk. kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA; Produser Utama: Paul Morris

Bintang mati tertangkap merobek sistem planet

Rasa sakit dari kematian sebuah bintang telah sangat mengganggu sistem planet sehingga bintang mati yang ditinggalkannya, yang disebut katai putih, menarik puing-puing dari puncak sistem dalam dan luar. Ini adalah pertama kalinya para astronom mengamati bintang katai putih yang mengonsumsi mineral dan material berbatu es, yang merupakan komponen planet.

Data arsip dari Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA dan observatorium NASA lainnya sangat penting dalam mendiagnosis kasus kanibalisme kosmik ini. Hasilnya membantu menggambarkan sifat kekerasan dari sistem planet canggih dan dapat memberi tahu para astronom tentang susunan sistem yang baru terbentuk.

Hasilnya didasarkan pada analisis materi yang ditangkap oleh atmosfer bintang katai putih terdekat G238-44. Katai putih adalah apa yang tersisa dari bintang seperti matahari kita setelah ia melepaskan lapisan luarnya dan berhenti membakar bahan bakar melalui fusi nuklir. “Kami belum pernah melihat dua jenis benda ini terakumulasi pada katai putih pada saat yang bersamaan,” kata Ted Johnson, peneliti utama dan lulusan baru dari University of California, Los Angeles (UCLA). “Dengan mempelajari katai putih ini, kami berharap untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang sistem planet yang masih utuh.”

Ilustrasi sistem planet G238-44 ini menelusuri kehancurannya. Sebuah bintang katai putih kecil berada di pusat aksi. Piringan akresi yang sangat samar terdiri dari potongan-potongan tubuh compang-camping yang jatuh di katai putih. Asteroid dan benda-benda planet yang tersisa membentuk reservoir material yang mengelilingi bintang. Planet gas raksasa yang lebih besar mungkin masih berada dalam sistem. Jauh lebih jauh adalah sabuk benda es seperti komet, yang juga akhirnya memberi makan bintang mati. Kredit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Temuan ini juga menarik karena benda-benda es kecil yang bertabrakan dan “mengairi” planet-planet yang kering dan berbatu di tata surya kita. Miliaran tahun yang lalu, komet dan asteroid diyakini telah mengirimkan air ke Bumi, menciptakan kondisi yang diperlukan untuk kehidupan seperti yang kita kenal. Komposisi benda yang diamati hujan pada katai putih menunjukkan bahwa reservoir es mungkin umum di antara sistem planet, kata Johnson.

“Kehidupan seperti yang kita tahu membutuhkan planet berbatu yang ditutupi dengan berbagai elemen seperti karbon, nitrogen, dan oksigen,” kata Benjamin Zuckerman, profesor dan rekan penulis UCLA. “Kelimpahan elemen yang kita lihat pada katai putih ini tampaknya membutuhkan tubuh utama yang berbatu dan kaya akan volatilitas – contoh pertama yang kami temukan di antara studi ratusan katai putih.”

hancurkan derbi

Teori evolusi sistem planet menggambarkan transisi antara bintang raksasa merah dan fase katai putih sebagai proses yang kacau. Sebuah bintang dengan cepat kehilangan lapisan luarnya dan orbit planet-planetnya berubah secara dramatis. Benda-benda kecil, seperti asteroid dan planet kerdil, dapat menjelajah dekat dengan planet raksasa dan jatuh ke arah bintang. Studi ini mengkonfirmasi skala sebenarnya dari fase kacau balau yang kejam ini, menunjukkan bahwa dalam 100 juta tahun setelah permulaan fase katai putih, bintang tersebut mampu secara bersamaan menangkap dan mengkonsumsi materi dari sabuk asteroid dan wilayah seperti sabuk Kuiper.

Perkiraan massa total yang dilahap oleh katai putih dalam penelitian ini mungkin tidak lebih besar dari massa asteroid atau bulan kecil. Meskipun keberadaan setidaknya dua objek yang dikonsumsi oleh katai putih tidak diukur secara langsung, kemungkinan satu objek kaya akan mineral seperti asteroid dan yang lainnya adalah objek es yang serupa dengan yang ditemukan di pinggiran tata surya kita. di Sabuk Kuiper.

Meskipun para astronom telah mengklasifikasikan lebih dari 5.000 exoplanet, Bumi adalah satu-satunya planet yang kita ketahui secara langsung tentang susunan internalnya. Kanibalisme katai putih memberikan kesempatan unik untuk memecahkan planet dan mempelajari bahan penyusunnya saat pertama kali terbentuk di sekitar bintang.

Tim mengukur keberadaan nitrogen, oksigen, magnesium, silikon dan besi, di antara unsur-unsur lainnya. Penemuan besi dalam jumlah yang sangat besar merupakan bukti adanya inti logam dari planet-planet kebumian, seperti Bumi,[{” 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.