Planetenkörper – wo Wasser und Leben existieren könnten – zum ersten Mal in der bewohnbaren Zone des toten Sterns beobachtet
Ein Ring aus Planetentrümmern, der mit mondgroßen Strukturen übersät ist, wurde in der Nähe von a beobachtet Weißer Zwerg Stern, der laut einer neuen Studie unter der Leitung von UCL-Forschern auf einen nahe gelegenen Planeten in der „bewohnbaren Zone“ hinweist, auf der Wasser und Leben existieren könnten.
Weiße Zwerge sind glühende Glut von Sternen, die ihren gesamten Wasserstoffbrennstoff verbrannt haben. Fast alle Sterne, einschließlich der Sonne, werden irgendwann zu Weißen Zwergen, aber über ihre Planetensysteme ist nur sehr wenig bekannt.
In der Studie veröffentlicht in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society, hat ein internationales Forscherteam das Licht eines Weißen Zwergs gemessen Milchstraße bekannt als WD1054–226, unter Verwendung von Daten von boden- und weltraumgestützten Teleskopen.
Zu ihrer Überraschung fanden sie ausgeprägte Lichteinbrüche, die 65 gleichmäßig verteilten Wolken aus Planetentrümmern entsprachen, die alle 25 Stunden den Stern umkreisen. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die genaue Regelmäßigkeit der Transitstrukturen – die das Licht des Sterns alle 23 Minuten dimmen – darauf hindeutet, dass sie von einem nahe gelegenen Planeten in einer so präzisen Anordnung gehalten werden.
Hauptautor Professor Jay Farihi (UCL Physics & Astronomy) sagte: „Dies ist das erste Mal, dass Astronomen irgendeine Art von Planetenkörper in der bewohnbaren Zone eines Weißen Zwergs entdeckt haben.
„Die von uns beobachteten mondgroßen Strukturen sind eher unregelmäßig und staubig (z. B. kometenartig) als feste, kugelförmige Körper. Ihre absolute Regelmäßigkeit, alle 23 Minuten kommt einer am Stern vorbei, ist ein Rätsel, das wir derzeit nicht erklären können.
„Eine aufregende Möglichkeit ist, dass diese Körper aufgrund des Gravitationseinflusses eines nahen Planeten in einem so gleichmäßig verteilten Orbitalmuster gehalten werden. Ohne diesen Einfluss würden Reibung und Kollisionen dazu führen, dass sich die Strukturen auflösen und die beobachtete präzise Regelmäßigkeit verlieren. Ein Präzedenzfall für dieses 'Hüten' ist die Art und Weise, wie die Anziehungskraft von Monden herumläuft Neptun und Saturn dabei helfen, stabile Ringstrukturen zu schaffen, die diese Planeten umkreisen.
„Die Möglichkeit eines Planeten in der bewohnbaren Zone ist aufregend und auch unerwartet; das haben wir nicht gesucht. Es ist jedoch wichtig zu bedenken, dass weitere Beweise erforderlich sind, um das Vorhandensein eines Planeten zu bestätigen. Wir können den Planeten nicht direkt beobachten, daher kann eine Bestätigung durch den Vergleich von Computermodellen mit weiteren Beobachtungen des Sterns und der umkreisenden Trümmer kommen.“
Es wird erwartet, dass diese Umlaufbahn um den Weißen Zwerg während der Riesensternphase seines Lebens freigefegt wurde, und daher wäre jeder Planet, der möglicherweise Wasser und damit Leben beherbergen kann, eine neuere Entwicklung. Das Gebiet wäre für mindestens zwei Milliarden Jahre bewohnbar, einschließlich mindestens einer Milliarde Jahre in der Zukunft.
Mehr als 95 % aller Sterne werden schließlich zu Weißen Zwergen. Ausnahmen sind die größten Sterne, die explodieren und entweder zu Schwarzen Löchern oder Neutronensternen werden.
Professor Farihi fügte hinzu: „Da unsere Sonne in ein paar Milliarden Jahren zu einem Weißen Zwerg werden wird, gibt unsere Studie einen Einblick in die Zukunft unseres eigenen Sonnensystems.“
Wenn den Sternen der Wasserstoff ausgeht, dehnen sie sich aus, kühlen ab und werden zu roten Riesen. Die Sonne wird in vier bis fünf Milliarden Jahren in diese Phase eintreten und Merkur verschlucken, Venus, und möglicherweise Erde. Nachdem die äußere Materie sanft weggeblasen und der Wasserstoff erschöpft ist, bleibt der heiße Kern des Sterns übrig, der über Milliarden von Jahren langsam abkühlt – dies ist die Phase des weißen Zwergs des Sterns.
Planeten, die Weiße Zwerge umkreisen, sind für Astronomen schwer zu entdecken, da die Sterne viel schwächer sind als Hauptreihensterne (wie die Sonne). Bisher haben Astronomen nur vorläufige Hinweise auf einen Gasriesen (wie Jupiter) umkreist einen Weißen Zwerg.
Für die neue Studie beobachteten die Forscher WD1054–226, einen Weißen Zwerg, der 117 Lichtjahre entfernt war, und zeichnete über 18 Nächte mit der daran befestigten ULTRACAM-Hochgeschwindigkeitskamera Änderungen in seinem Licht auf ESO 3.5 m New Technology Telescope (NTT) am La-Silla-Observatorium in Chile. Um die Lichtveränderungen besser interpretieren zu können, schauten sich die Forscher auch Daten aus dem an NASA Transitender Exoplaneten-Erkundungssatellit (TESS), wodurch die Forscher bestätigen konnten, dass die Planetenstrukturen eine Umlaufbahn von 25 Stunden hatten.
Sie fanden heraus, dass das Licht von WD1054–226 immer etwas von riesigen Wolken aus umlaufendem Material verdeckt war, die davor vorbeizogen, was darauf hindeutete, dass ein Ring aus planetaren Trümmern den Stern umkreist.
Die bewohnbare Zone, manchmal auch Goldilocks-Zone genannt, ist der Bereich, in dem die Temperatur theoretisch flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten zulassen würde. Im Vergleich zu einem Stern wie der Sonne ist die bewohnbare Zone eines Weißen Zwergs kleiner und näher am Stern, da Weiße Zwerge weniger Licht und damit weniger Wärme abgeben.
Die Strukturen, die im Studienorbit in einem Gebiet beobachtet wurden, das von dem Stern umhüllt worden wäre, als er ein Roter Riese war, haben sich wahrscheinlich erst vor relativ kurzer Zeit gebildet oder sind angekommen, anstatt die Geburt des Sterns und seines Planetensystems überlebt zu haben.
Referenz: „Unerbittliche und komplexe Transite von einer planetesimalen Trümmerscheibe“ von J Farihi, JJ Hermes, TR Marsh, AJ Mustill, MC Wyatt, JA Guidry, TG Wilson, S Redfield, P Izquierdo, O Toloza, BT Gänsicke, A Aungwerojwit, C Kaewmanee, VS Dhillon und A Swan, 8. Februar 2022, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stab3475
Die Studie wurde vom britischen Science and Technology Facilities Council (STFC) finanziert und umfasste ein Team von Forschern aus sechs Ländern, darunter die Boston University University of Warwick, der Lund University, der University of Cambridge, der University of St. Andrews, der Wesleyan University, der University of La Laguna, der Naresuan University, der University of Sheffield und dem Instituto de Astrofísica de Canarias.
