Questa illustrazione mostra una stella nana bianca che estrae detriti da corpi frantumati in un sistema planetario. Il telescopio spaziale Hubble rileva la firma spettroscopica di detriti in evaporazione che hanno rivelato una miscela di materiale minerale e roccioso ghiacciato, che sono i componenti dei pianeti. I risultati aiutano a descrivere la natura violenta dei sistemi planetari avanzati e la composizione dei loro corpi fatiscenti. Credito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Sia oggetti rocciosi che ghiacciati sono stati identificati tra i detriti sulla superficie di una stella nana bianca
“Fai fuori i tuoi morti!” Passa nell’aria nel classico film “Monty Python e il Santo Graal”, una scena parallela di ciò che accade intorno[{” 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.
Il dolore per la morte di una stella ha sconvolto così violentemente il sistema planetario che la stella morta che ha lasciato, chiamata nana bianca, sta estraendo detriti dalle cuspidi interne ed esterne del sistema. Questa è la prima volta che gli astronomi hanno osservato una stella nana bianca che consuma sia materiale minerale che roccioso ghiacciato, che sono i componenti dei pianeti. I dati d’archivio del telescopio spaziale Hubble della NASA e di altri osservatori della NASA sono stati essenziali per diagnosticare questo caso di cannibalismo cosmico. I risultati aiutano a descrivere la natura violenta dei sistemi planetari avanzati e potrebbero raccontare agli astronomi la composizione dei sistemi di nuova formazione. credito: Goddard Space Flight Center della NASA; Produttore principale: Paul Morris
La stella morta ha catturato lacerando il sistema planetario
Il dolore per la morte di una stella ha sconvolto così violentemente il sistema planetario che la stella morta che ha lasciato, chiamata nana bianca, sta estraendo detriti dalle cuspidi interne ed esterne del sistema. Questa è la prima volta che gli astronomi hanno osservato una stella nana bianca che consuma sia materiale minerale che roccioso ghiacciato, che sono i componenti dei pianeti.
I dati d’archivio del telescopio spaziale Hubble della NASA e di altri osservatori della NASA sono stati essenziali per diagnosticare questo caso di cannibalismo cosmico. I risultati aiutano a descrivere la natura violenta dei sistemi planetari avanzati e potrebbero raccontare agli astronomi la composizione dei sistemi di nuova formazione.
I risultati si basano sull’analisi del materiale catturato dall’atmosfera della vicina nana bianca G238-44. Una nana bianca è ciò che resta di una stella come il nostro sole dopo che ha strappato via i suoi strati esterni e ha smesso di bruciare carburante attraverso la fusione nucleare. “Non abbiamo mai visto questi due tipi di corpi accumularsi su una nana bianca contemporaneamente”, ha detto Ted Johnson, ricercatore principale e neolaureato dell’Università della California, Los Angeles (UCLA). “Studiando queste nane bianche, speriamo di ottenere una migliore comprensione dei sistemi planetari ancora intatti”.
Questa illustrazione del sistema planetario G238-44 traccia la sua distruzione. Una piccola stella nana bianca è al centro dell’azione. Il disco di accrescimento estremamente debole è costituito da frammenti di corpi a brandelli che cadono sulla nana bianca. Gli asteroidi e i restanti corpi planetari formano un serbatoio di materiale che circonda la stella. I pianeti giganti gassosi più grandi potrebbero essere ancora nel sistema. Molto più lontano c’è una cintura di corpi ghiacciati come le comete, che alla fine alimentano anche la stella morta. Credito: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
I risultati sono interessanti anche perché piccoli corpi ghiacciati sono accreditati per la collisione e l'”irrigazione” dei pianeti asciutti e rocciosi nel nostro sistema solare. Si ritiene che miliardi di anni fa, comete e asteroidi abbiano trasportato acqua sulla Terra, creando le condizioni necessarie per la vita come la conosciamo. La composizione dei corpi osservati mentre piove sulla nana bianca suggerisce che i serbatoi ghiacciati potrebbero essere comuni tra i sistemi planetari, ha detto Johnson.
“La vita come la conosciamo richiede un pianeta roccioso ricoperto da una varietà di elementi come carbonio, azoto e ossigeno”, ha affermato Benjamin Zuckerman, professore e coautore dell’UCLA. “L’abbondanza di elementi che vediamo su questa nana bianca sembra richiedere un corpo principale che sia roccioso e ricco di volatilità: il primo esempio che abbiamo trovato tra gli studi su centinaia di nane bianche”.
demolire il derby
Le teorie sull’evoluzione del sistema planetario descrivono la transizione tra la stella gigante rossa e le fasi della nana bianca come un processo caotico. Una stella sta perdendo rapidamente i suoi strati esterni e le orbite dei suoi pianeti cambiano drasticamente. Piccoli oggetti, come asteroidi e pianeti nani, possono avvicinarsi a pianeti giganti e cadere verso la stella. Questo studio conferma la vera portata di questa violenta fase caotica, mostrando che entro 100 milioni di anni dall’inizio della fase della nana bianca, la stella è in grado di catturare e consumare simultaneamente materiale dalla cintura di asteroidi e da regioni simili alla cintura di Kuiper.
La massa totale stimata divorata dalla nana bianca in questo studio potrebbe non essere maggiore della massa di un asteroide o di una piccola luna. Sebbene la presenza di almeno due oggetti consumati dalla nana bianca non sia misurata direttamente, è probabile che uno sia ricco di minerali come un asteroide e l’altro sia un oggetto ghiacciato simile a quello che si trova ai margini del nostro sistema solare nella cintura di Kuiper.
Sebbene gli astronomi abbiano classificato più di 5.000 esopianeti, la Terra è l’unico pianeta per il quale abbiamo una conoscenza diretta della sua composizione interna. Il cannibalismo delle nane bianche offre un’opportunità unica per rompere i pianeti e imparare di cosa erano fatti quando si sono formati per la prima volta attorno alla stella.
Il team ha misurato la presenza di azoto, ossigeno, magnesio, silicio e ferro, tra gli altri elementi. La scoperta del ferro in grandissime quantità è la prova dell’esistenza dei nuclei metallici dei pianeti terrestri, come la Terra,[{” 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.
