Die künstlerische Illustration zeigt einen weißen Zwergstern, der Trümmer von zerschmetterten Objekten in einem Planetensystem absaugt. Bildnachweis: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
White Dwarf gibt Einblick in das systemische Chaos, das entsteht, wenn ein Stern stirbt.
Die heftigen Todeszuckungen eines nahen Sterns verursachten eine so schwere Störung seines Planetensystems, dass der tote Stern zurückblieb – bekannt als a
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>WeißerZwerg[{“attribute=””>whitedwarf – saugt Trümmer sowohl aus dem inneren als auch aus dem äußeren Bereich des Systems an, berichten Astronomen und Kollegen der University of California, Los Angeles (UCLA).
Dies ist der erste Fall von kosmischem Kannibalismus, bei dem Astronomen einen weißen Zwergstern beobachtet haben, der sich sowohl von felsig-metallischem Material, wahrscheinlich von einem nahe gelegenen Asteroiden, als auch von eisigem Material ernährt, von dem angenommen wird, dass es von einem Körper stammt, der denen ähnelt, die im Kuiper-Gürtel am Rand gefunden wurden unseres eigenen Sonnensystems.
„Wir haben noch nie gesehen, dass diese beiden Arten von Objekten gleichzeitig auf einem Weißen Zwerg gewachsen sind“, sagte der leitende Forscher Ted Johnson, ein Physik- und Astronomie-Major an der UCLA, der gerade seinen Abschluss gemacht hat. „Durch die Untersuchung dieser Weißen Zwerge erhoffen wir uns ein besseres Verständnis noch intakter Planetensysteme.“
Die Schlussfolgerungen basieren auf einer Untersuchung von Materialien, die von der Atmosphäre von G238-44, einem etwa 86 Lichtjahre von der Erde entfernten Weißen Zwerg, eingefangen wurden, unter Verwendung von Archivdaten von der Hubble-Weltraumteleskop und zusätzlich NASA Satelliten und Observatorien. Ein Weißer Zwerg ist der ausgebrannte Kern, der zurückbleibt, nachdem ein unserer Sonne ähnlicher Stern seine äußeren Schichten abwirft und durch Kernfusion aufhört, Brennstoff zu verbrennen.
So überraschend die vielseitige Ernährung des Weißen Zwergs auch ist, die Ergebnisse sind auch faszinierend, weil Astronomen glauben, dass eisige Objekte auf trockene, felsige Planeten in unserem Sonnensystem – einschließlich der Erde – prallten und diese bewässerten. Es wird angenommen, dass Kometen und Asteroiden vor Milliarden von Jahren Wasser auf unseren Planeten geliefert und damit die für das Leben notwendigen Bedingungen geschaffen haben. Die Zusammensetzung des Materials, das auf G238-44 geregnet wurde, deutet darauf hin, dass eisige Reservoire unter Planetensystemen üblich sein könnten, sagte der Co-Autor der Forschung, Benjamin Zuckerman, ein UCLA-Professor für Physik und Astronomie.
„Das Leben, wie wir es kennen, erfordert einen felsigen Planeten, der mit einer Vielzahl flüchtiger Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff bedeckt ist“, sagte Zuckerman. „Die Fülle der Elemente, die wir auf diesem Weißen Zwerg sehen, scheint sowohl von einem felsigen als auch einem flüchtigen Elternkörper zu stammen – das erste Beispiel, das wir unter Studien von Hunderten von Weißen Zwergen gefunden haben.“
Chaos und Zerstörung: Vom lebenden Stern zum Roten Riesen zum Weißen Zwerg
Theorien der Evolution von Planetensystemen beschreiben den Niedergang eines Sterns als ein turbulentes, chaotisches Ereignis, das damit beginnt, dass er zunächst exponentiell zu einem sogenannten Roten Riesen aufbläst und dann schnell seine äußeren Hüllen verliert und in einen Weißen Zwerg kollabiert – a superdichter Stern von der Größe der Erde mit der Masse unserer Sonne. Der Prozess stört die Umlaufbahnen der verbleibenden Planeten dramatisch, und kleinere Objekte – Asteroiden, Kometen, Monde – die sich zu nahe an sie wagen, können wie Flipperkugeln zerstreut und auf den Weißen Zwerg zugeschleudert werden.
Diese Studie bestätigt das wahre Ausmaß des Chaos und zeigt, dass der Stern innerhalb von 100 Millionen Jahren nach Beginn seiner weißen Zwergphase in der Lage ist, gleichzeitig Material aus seinem nahe gelegenen Asteroidengürtel und seinen weit entfernten Kuipergürtel-ähnlichen Regionen einzufangen und zu verbrauchen .
Das Diagramm zeigt die langsame Zerstörung des Planetensystems von G238-44 mit dem winzigen Weißen Zwerg im Zentrum, umgeben von einer schwachen Akkretionsscheibe, die aus Teilen zerschmetterter Körper besteht, die auf den toten Stern fallen. Verbleibende Asteroiden bilden einen dünnen Materialstrom, der den Stern umgibt. Möglicherweise gibt es noch größere Gasriesenplaneten im System, und viel weiter draußen befindet sich ein Gürtel aus Eiskörpern wie Kometen. Bildnachweis: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Obwohl Astronomen mehr als 5.000 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems katalogisiert haben, ist die Erde der einzige Planet, dessen innere Beschaffenheit wir direkt kennen. Da die Materialien, die auf G238-44 akkretieren, repräsentativ für die Bausteine großer Planeten sind, bietet dieser Kannibalismus der Weißen Zwerge eine einzigartige Gelegenheit, Planeten auseinander zu nehmen und zu sehen, woraus sie bestanden, als sie sich zum ersten Mal um den Stern bildeten, sagte UCLA-Astronomieforscherin Beth Klein, Mitglied des Teams.
Das Team maß unter anderem das Vorhandensein von Stickstoff, Sauerstoff, Magnesium, Silizium und Eisen in der Atmosphäre des Weißen Zwergs. Ihr Nachweis von Eisen in sehr großer Menge ist ein Beweis für metallische Kerne von terrestrischen Planeten, wie der Erde,
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” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Mars[{“attribute=””>Mars und Quecksilber, sagte Johnson. Unerwartet hohe Stickstoffvorkommen ließen sie schlussfolgern, dass auch Eiskörper vorhanden waren.
„Am besten geeignet für unsere Daten war eine fast zwei zu eins Mischung aus merkurähnlichem Material und kometenähnlichem Material, das aus Eis und Staub besteht“, sagte Johnson. „Eisenmetall und Stickstoffeis deuten jeweils auf völlig unterschiedliche Bedingungen der Planetenentstehung hin. Es gibt kein bekanntes Objekt im Sonnensystem mit so viel von beidem.“
Die Forscher sagen, dass das ultimative Szenario für unsere eigene Sonne in etwa 5 Milliarden Jahren wahrscheinlich ziemlich ähnlich sein wird wie bei G238-44. Während der roten Riesenphase der Sonne könnte die Erde zusammen mit den inneren Planeten vollständig verdampft sein, sagen sie voraus.
Die Umlaufbahnen vieler Asteroiden im Haupt-Asteroidengürtel unseres Sonnensystems werden durch die Gravitation gestört
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Jupiter[{“attribute=””>Jupiter und wird auch auf den weißen Zwergüberrest fallen, der die Sonne werden wird, sagte er.
Seit mehr als zwei Jahren arbeitet die Forschungsgruppe an der UCLA zusammen mit Kollegen an der UC San Diego und der Universität Kiel in Deutschland daran, das Geheimnis von G238-44 zu lüften, indem sie die auf dem weißen Zwergstern entdeckten Elemente analysiert.
Ihre Analyse umfasste Daten von
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>NASA[{“attribute=””>NASA‘s pensionierter Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer, der Keck-Observatorium Hochauflösendes Echelle-Spektrometer in Hawaii und den
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Hubble-Weltraumteleskop[{“attribute=””>HubbleSpaceTelescope‘s Cosmic Origins Spectrograph und Space Telescope Imaging Spectrograph. Das Hubble-Weltraumteleskop ist ein Projekt der internationalen Zusammenarbeit zwischen NASA und die Europäische Weltraumorganisation.
Die Ergebnisse des Teams wurden am 15. Juni auf einer Pressekonferenz der American Astronomical Society vorgestellt.
Weitere Informationen zu dieser Entdeckung finden Sie unter Toter Stern beim gewaltsamen Zerreißen des Planetensystems erwischt.
Ted Johnson auf dem UCLA-Campus. Bildnachweis: Bella Bertaud
UCLA Undergraduate Research: Ted Johnsons Weg zu den Sternen
„Die Durchführung von Forschungsarbeiten als Student war das Wichtigste, was ich an der UCLA tun konnte“, sagte der leitende Forscher Ted Johnson, dessen Arbeit während seines Abschlussjahres von der unterstützt wurde UCLA Undergraduate Research Scholars Program. „Es hat mir gezeigt, dass eine Karriere in der Forschung etwas ist, das ich weiter verfolgen möchte. Ich bin jetzt ein ganz anderer Wissenschaftler als vor zwei Jahren, als ich mit diesem Projekt begonnen habe. Ich wusste damals so wenig.“
Johnson schrieb seiner Forschungsgruppe und insbesondere der „außergewöhnlichen Mentorschaft“ der UCLA-Forscherin Beth Klein seine Entwicklung als Astronom im Laufe seiner Bachelor-Karriere zu.
„Ich hatte großes Glück, eine Forschungsgruppe gefunden zu haben, die so viel Zeit für ihre Studenten hatte“, sagte er. „Jeder in unserer Gruppe wollte, dass wir Studenten die besten Wissenschaftler sind, die wir sein können. In Gruppensitzungen waren sie immer bereit, Feedback und Anregungen zu unserer Arbeit zu geben und waren dabei stets äußerst konstruktiv. Wir haben hier an der UCLA eine großartige Gemeinschaft und ich bin dankbar für die Zeit, die ich auf diesem Campus verbringen konnte.“
Klein sagte, dass Johnson „einer der besten Studenten war, mit denen ich je das Privileg hatte, zu unterrichten und zu arbeiten“ – eine Einschätzung, die von Johnsons Co-Autor und UCLA-Professor Benjamin Zuckerman geteilt wurde.
„Als langjähriger Astronom war es mir eine besondere Freude, an diesem spannenden Forschungsprojekt unter der Leitung von Ted beteiligt zu sein, der ein hervorragender Student ist“, sagte er.
Johnson, der am 10. Juni seinen Abschluss gemacht hat, hat nun eine Stelle als Vollzeit-Promotionsassistent bei angenommen Das Goddard Space Flight Center der NASA und wird sich für Graduiertenprogramme in Astronomie bewerben.
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