Bolygótestek – ahol víz és élet létezhet – először figyelték meg a holtcsillagok lakható zónájában
Hold méretű szerkezetekkel teletűzdelt bolygótörmelék gyűrűt figyeltek meg, amely egy közel kering fehér törpe csillag, amely egy közeli bolygóra utal a „lakható zónában”, ahol víz és élet létezhet – derül ki az UCL kutatói által vezetett új tanulmányból.
A fehér törpék olyan csillagok izzó parazsai, amelyek minden hidrogén üzemanyagukat elégették. Majdnem minden csillag, beleértve a Napot is, végül fehér törpe lesz, de bolygórendszerükről nagyon keveset tudunk.
A 2006 - ban közzétett tanulmányban A Királyi Csillagászati Társaság havi értesítése, egy nemzetközi kutatócsoport egy fehér törpe fényét mérte a Tejút WD1054–226 néven ismert, földi és űrtávcsövek adatait felhasználva.
Meglepetésükre a csillag körül 65 óránként 25 egyenletesen elhelyezkedő bolygótörmelék-felhőnek megfelelő fényeséseket tapasztaltak. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az áthaladó struktúrák pontos szabályossága – a csillag fényének 23 percenkénti elhalványulása – arra utal, hogy egy közeli bolygó tartja őket ilyen precíz elrendezésben.
A szerző, Jay Farihi professzor (UCL Physics & Astronomy) elmondta: „Ez az első alkalom, hogy a csillagászok észleltek bármilyen bolygótestet egy fehér törpe lakható zónájában.
„Az általunk megfigyelt holdméretű szerkezetek inkább szabálytalanok és porosak (pl. üstökösszerűek), semmint szilárd, gömb alakú testek. Abszolút szabályszerűségük, azaz 23 percenként egy elhaladás a csillag előtt, olyan rejtély, amelyet jelenleg nem tudunk megmagyarázni.
„Izgalmas lehetőség, hogy ezeket a testeket egy közeli bolygó gravitációs hatása miatt ilyen egyenletesen elhelyezkedő pályamintában tartják. E befolyás nélkül a súrlódás és az ütközések a szerkezetek szétszóródását okoznák, elveszítenék a megfigyelt pontos szabályosságot. Ennek a „pásztorkodásnak” a precedense a holdak gravitációs vonzása Neptun és a Szaturnusz segítik a bolygók körül keringő stabil gyűrűszerkezetek létrehozását.
„Izgalmas és váratlan egy bolygó lehetősége a lakható zónában; nem ezt kerestük. Fontos azonban szem előtt tartani, hogy több bizonyítékra van szükség egy bolygó jelenlétének megerősítéséhez. Közvetlenül nem tudjuk megfigyelni a bolygót, ezért a megerősítést a számítógépes modellek és a csillag és a keringő törmelék további megfigyeléseinek összehasonlítása adhatja.”
Várhatóan ez a fehér törpe körüli pálya az óriáscsillagok életének szakaszában teljesen tisztára került, így minden olyan bolygó, amely potenciálisan víznek és így életnek is otthont adhat, új fejlesztésnek számít. A terület legalább kétmilliárd évig lakható lenne, ebből legalább egymilliárd évig a jövőben is.
Az összes csillag több mint 95%-a végül fehér törpévé válik. Ez alól kivételt képeznek a legnagyobb csillagok, amelyek felrobbannak és fekete lyukakká vagy neutroncsillagokká válnak.
Farihi professzor hozzátette: „Mivel Napunk néhány milliárd éven belül fehér törpévé válik, tanulmányunk bepillantást enged saját naprendszerünk jövőjébe.”
Amikor a csillagokból kezd kifogyni a hidrogén, kitágulnak és lehűlnek, és vörös óriássá válnak. A Nap négy-öt milliárd év múlva lép ebbe a fázisba, elnyeli a Merkúrt, Vénusz, és esetleg a Föld. Miután a külső anyag finoman elfújt és a hidrogén elfogy, a csillag forró magja megmarad, és évmilliárdok alatt lassan lehűl – ez a csillag fehér törpe fázisa.
A fehér törpék körül keringő bolygók észlelése kihívást jelent a csillagászoknak, mivel a csillagok sokkal halványabbak, mint a fősorozatú csillagok (például a Nap). Eddig a csillagászok csak kísérleti bizonyítékot találtak egy gázóriásra (pl Jupiter) egy fehér törpe körül kering.
Az új tanulmányhoz a kutatók megfigyelték a WD1054–226 fehér törpét, amely 117 fényévnyire van tőle, és 18 éjszaka alatt rögzítette a fényében bekövetkezett változásokat az ULTRACAM nagysebességű kamerával, amelyet a készülékre rögzítettek. ESO 3.5 méteres új technológiai távcső (NTT) a chilei La Silla Obszervatóriumban. A fényváltozások jobb értelmezése érdekében a kutatók a NASA Áthaladó Exoplanet Survey Műhold (TESS), amely lehetővé tette a kutatóknak, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy a bolygószerkezetek 25 órás keringéssel rendelkeznek.
Azt találták, hogy a WD1054–226 fényét mindig eltakarták az előtte elhaladó hatalmas, keringő anyagfelhők, ami a csillag körül keringő bolygótörmelék-gyűrűre utal.
A lakható zóna, amelyet néha Goldilocks zónának is neveznek, az a terület, ahol a hőmérséklet elméletileg lehetővé tenné, hogy folyékony víz létezzen a bolygó felszínén. Egy olyan csillaghoz képest, mint a Nap, a fehér törpe lakható zónája kisebb lesz, és közelebb van a csillaghoz, mivel a fehér törpék kevesebb fényt és ezáltal hőt bocsátanak ki.
A vizsgálat során megfigyelt struktúrák olyan területen keringenek, amelyet a csillag beburkolt volna, amíg vörös óriás volt, tehát valószínűleg viszonylag nemrégiben alakultak ki vagy érkeztek meg, nem pedig a csillag és bolygórendszere születése után maradtak fenn.
Hivatkozás: „Könyörtelen és összetett tranzitok egy planetezimális törmelékkorongból” 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 és A Swan, 8. február 2022., A Királyi Csillagászati Társaság havi értesítése.
DOI: 10.1093 / mnras / stab3475
A tanulmányt az Egyesült Királyság Tudományos és Technológiai Létesítmények Tanácsa (STFC) finanszírozta, és hat ország kutatócsoportja vett részt, köztük a Bostoni Egyetem. Warwicki Egyetem, a Lundi Egyetem, a Cambridge-i Egyetem, a St Andrews Egyetem, a Wesleyan Egyetem, a La Laguna Egyetem, a Naresuan Egyetem, a Sheffieldi Egyetem és az Instituto de Astrofísica de Canarias.
