Una estrella muerta atrapada violentamente destrozando el sistema planetario

Se han identificado objetos rocosos y helados entre los escombros en la superficie de una estrella enana blanca.

«¡Saca a tus muertos!» Bucles en el aire en la película clásica «Monty Python and the Holy Grail», una escena paralela de lo que sucede alrededor[{» 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.

El dolor de la muerte de una estrella ha perturbado tan violentamente el sistema planetario que la estrella muerta que dejó atrás, llamada enana blanca, está extrayendo escombros de las protuberancias internas y externas del sistema. Esta es la primera vez que los astrónomos observan una estrella enana blanca que consume material rocoso tanto mineral como helado, que son los componentes de los planetas. Los datos de archivo del telescopio espacial Hubble de la NASA y otros observatorios de la NASA fueron esenciales para diagnosticar este caso de canibalismo cósmico. Los resultados ayudan a describir la naturaleza violenta de los sistemas planetarios avanzados y podrían informar a los astrónomos sobre la composición de los sistemas recién formados. crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA; Productor principal: Paul Morris

La estrella muerta atrapada destrozando el sistema planetario

El dolor de la muerte de una estrella ha perturbado tan violentamente el sistema planetario que la estrella muerta que dejó atrás, llamada enana blanca, está extrayendo escombros de las protuberancias internas y externas del sistema. Esta es la primera vez que los astrónomos observan una estrella enana blanca que consume material rocoso tanto mineral como helado, que son los componentes de los planetas.

Los datos de archivo del telescopio espacial Hubble de la NASA y otros observatorios de la NASA fueron esenciales para diagnosticar este caso de canibalismo cósmico. Los resultados ayudan a describir la naturaleza violenta de los sistemas planetarios avanzados y podrían informar a los astrónomos sobre la composición de los sistemas recién formados.

Los resultados se basan en el análisis del material capturado por la atmósfera de la cercana estrella enana blanca G238-44. Una enana blanca es lo que queda de una estrella como nuestro sol después de que se despoja de sus capas externas y deja de quemar combustible a través de la fusión nuclear. «Nunca hemos visto estos dos tipos de cuerpos acumularse en una enana blanca al mismo tiempo», dijo Ted Johnson, investigador principal y recién graduado de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA). «Al estudiar estas enanas blancas, esperamos obtener una mejor comprensión de los sistemas planetarios aún intactos».

Esta ilustración del sistema planetario G238-44 rastrea su destrucción. Una pequeña estrella enana blanca está en el centro de la acción. El disco de acreción extremadamente débil consiste en pedazos de cuerpos hechos jirones que caen sobre la enana blanca. Los asteroides y los cuerpos planetarios restantes forman un depósito de material que rodea a la estrella. Los planetas gigantes gaseosos más grandes aún pueden estar en el sistema. Mucho más lejos hay un cinturón de cuerpos helados como los cometas, que eventualmente también alimentan a la estrella muerta. Crédito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Los hallazgos también son interesantes porque a los cuerpos pequeños y helados se les atribuye la colisión e «irrigación» de los planetas secos y rocosos de nuestro sistema solar. Se cree que hace miles de millones de años, cometas y asteroides trajeron agua a la Tierra, creando las condiciones necesarias para la vida tal como la conocemos. La composición de los cuerpos observados lloviendo sobre la enana blanca sugiere que los depósitos de hielo pueden ser comunes entre los sistemas planetarios, dijo Johnson.

«La vida tal como la conocemos requiere un planeta rocoso cubierto con una variedad de elementos como carbono, nitrógeno y oxígeno», dijo Benjamin Zuckerman, profesor de UCLA y coautor. «La abundancia de elementos que vemos en esta enana blanca parece requerir un cuerpo principal que sea rocoso y rico en volatilidad, el primer ejemplo que encontramos entre los estudios de cientos de enanas blancas».

derby de demolición

Las teorías de la evolución del sistema planetario describen la transición entre las fases de la estrella gigante roja y la enana blanca como un proceso caótico. Una estrella está perdiendo rápidamente sus capas exteriores y las órbitas de sus planetas cambian drásticamente. Los objetos pequeños, como los asteroides y los planetas enanos, pueden aventurarse cerca de los planetas gigantes y caer hacia la estrella. Este estudio confirma la verdadera escala de esta violenta fase caótica, mostrando que dentro de los 100 millones de años posteriores al inicio de la fase de enana blanca, la estrella es capaz de capturar y consumir simultáneamente material del cinturón de asteroides y regiones similares al cinturón de Kuiper.

La masa total estimada devorada por la enana blanca en este estudio puede no ser mayor que la masa de un asteroide o una luna pequeña. Si bien no se mide directamente la presencia de al menos dos objetos consumidos por la enana blanca, es probable que uno sea tan rico en minerales como un asteroide y el otro sea un objeto helado similar al que se encuentra en los límites de nuestro sistema solar. en el cinturón de Kuiper.

Aunque los astrónomos han clasificado más de 5000 exoplanetas, la Tierra es el único planeta del que tenemos algún conocimiento directo de su composición interna. El canibalismo de las enanas blancas brinda una oportunidad única para dividir planetas y aprender de qué estaban hechos cuando se formaron alrededor de la estrella.

El equipo midió la presencia de nitrógeno, oxígeno, magnesio, silicio y hierro, entre otros elementos. El descubrimiento de hierro en cantidades muy grandes es evidencia de la existencia de núcleos metálicos de planetas terrestres, como la Tierra,[{» 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.