Astronomowie pod kierunkiem Uniwersytetu Warwick zidentyfikowali najstarszą gwiazdę w naszej galaktyce, która gromadzi szczątki z orbitujących planetozymali, co czyni ją jednym z najstarszych skalistych i lodowych układów planetarnych odkrytych w Drodze Mlecznej.
Ich odkrycia zostały opublikowane dzisiaj (5 listopada) w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, z którego wynika, że słaby biały karzeł znajdujący się 90 lat świetlnych od Ziemi, jak również pozostałości jego układu planetarnego na orbicie, mają ponad dziesięć miliardów lat. .
Los większości gwiazd, w tym takich jak nasze Słońce, to stanie się białym karłem. Biały karzeł to gwiazda, która spaliła całe swoje paliwo i zrzuciła swoje zewnętrzne warstwy, a teraz przechodzi proces kurczenia się i chłodzenia. Podczas tego procesu wszelkie orbitujące planety zostaną zakłócone, a w niektórych przypadkach zniszczone, a ich szczątki pozostawione do akrecji na powierzchni białego karła.
Na potrzeby tego badania zespół astronomów kierowany przez Uniwersytet w Warwick wykonał modelowanie dwóch niezwykłych białych karłów, które zostały wykryte przez obserwatorium kosmiczne GAIA Europejskiej Agencji Kosmicznej. Obie gwiazdy są zanieczyszczone przez szczątki planetarne, przy czym jedna z nich okazała się niezwykle niebieska, podczas gdy druga jest najsłabszym i najczerwieńszym znalezionym do tej pory w lokalnym sąsiedztwie galaktycznym – zespół poddał obie dalsze analizy.
Wykorzystując dane spektroskopowe i fotometryczne z GAIA, Dark Energy Survey i instrumentu X-Shooter w Europejskim Obserwatorium Południowym, aby ustalić, jak długo się ochładza, astronomowie odkryli, że „czerwona” gwiazda WDJ2147-4035 ma około 10,7 miliarda lat, z czego 10,2 miliarda lat stygło jako biały karzeł.
Spektroskopia polega na analizie światła z gwiazdy na różnych długościach fal, które może wykryć, kiedy elementy atmosfery gwiazdy absorbują światło o różnych kolorach i pomaga określić, jakie to pierwiastki i ile jest tam obecnych. Analizując widmo z WDJ2147-4035, zespół odkrył obecność metali sodu, litu, potasu i wstępnie wykrytego węgla akreującego na gwieździe, co czyni go najstarszym odkrytym do tej pory białym karłem zanieczyszczonym metalami.
Druga „niebieska” gwiazda, WDJ1922+0233, jest niewiele młodsza od WDJ2147-4035 i została skażona szczątkami planetarnymi o podobnym składzie do kontynentalnej skorupy ziemskiej. Zespół naukowy doszedł do wniosku, że niebieski kolor WDJ1922+0233, pomimo chłodnej temperatury powierzchni, jest spowodowany niezwykłą mieszanką atmosfery helowo-wodorowej.
Odłamki znalezione w atmosferze czerwonej gwiazdy WDJ2147-4035, która jest prawie czystym helem i atmosferą o wysokiej grawitacji, pochodzą ze starego układu planetarnego, który przetrwał ewolucję gwiazdy w białego karła, co prowadzi astronomów do wniosku, że jest to najstarszy układ planetarny wokół białego karła odkrytego w Drodze Mlecznej.
Główny autor Abbigail Elms, doktorantka na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warwick, powiedziała: „Te zanieczyszczone metalami gwiazdy pokazują, że Ziemia nie jest wyjątkowa, istnieją inne układy planetarne z ciałami planetarnymi podobnymi do Ziemi. 97% wszystkich gwiazd stanie się białym karłem i są one tak wszechobecne we wszechświecie, że bardzo ważne jest, aby je zrozumieć, zwłaszcza te niezwykle fajne.Utworzone z najstarszych gwiazd w naszej galaktyce, chłodne białe karły dostarczają informacji o powstawaniu i ewolucji układów planetarnych wokół najstarszych gwiazd Drogi Mlecznej”.
„Odkrywamy najstarsze gwiezdne pozostałości w Drodze Mlecznej, które są zanieczyszczone przez niegdyś podobne do Ziemi planety. Zdumiewające jest myśleć, że wydarzyło się to w skali dziesięciu miliardów lat i że te planety umarły na długo przed uformowaniem się Ziemi. ”.
Astronomowie mogą również wykorzystać widma gwiazdy do określenia, jak szybko te metale zatapiają się w jądrze gwiazdy, co pozwala im spojrzeć wstecz w czasie i określić, jak obfite były te metale w pierwotnym ciele planetarnym. Porównując te obfitości z ciałami astronomicznymi i materią planetarną znalezionymi w naszym Układzie Słonecznym, możemy się domyślać, jak te planety wyglądały, zanim gwiazda umarła i stała się białym karłem – ale w przypadku WDJ2147-4035 okazały się trudne.
Abbigail wyjaśnia: „Czerwona gwiazda WDJ2147-4035 jest tajemnicą, ponieważ zrośnięte szczątki planetarne są bardzo bogate w lit i potas i nie przypominają niczego znanego w naszym Układzie Słonecznym. zanieczyszczające ją metale, starość i fakt, że jest magnetyczna, sprawiają, że jest niezwykle rzadka.
Profesor Pier-Emmanuel Tremblay z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warwick powiedział: „Kiedy te stare gwiazdy powstały ponad 10 miliardów lat temu, wszechświat był mniej bogaty w metale niż obecnie, ponieważ metale powstają w wyewoluowanych gwiazdach i gigantyczne gwiezdne eksplozje. Dwa obserwowane białe karły dostarczają ekscytującego okna do formowania się planet w ubogim w metale i bogatym w gaz środowisku, które różniło się od warunków, w których powstawał Układ Słoneczny.
Badania te otrzymały dofinansowanie od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych w ramach unijnego programu badań i innowacji Horyzont 2020, grantu Leverhulme Trust Grant i skonsolidowanego grantu UK STFC.