Świecące halo wokół gwiezdnego zombie (białego karła)

Artist’s impression of the glowing disc of material around the

Astronomowie korzystający z Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) w Obserwatorium Paranal w Chile po raz pierwszy dokładnie zbadali szczątki po śmiertelnym oddziaływaniu umarłej gwiazdy i krążących wokół niej planetoid. To doskonała okazja, aby przyjrzeć się odległej przyszłości Układu Słonecznego.

Zespół pod kierownictwem Christophera Mansera, doktoranta z University of Warwick (Wielka Brytania), wykorzystał dane z Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) i innych obserwatoriów do zbadania pozostałości po planetoidzie krążących wokół pozostałego po gwieździe białego karła o nazwie SDSS J1228+1040.

Wykorzystując kilka instrumentów, m.in. Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph (UVES) oraz X-shooter zainstalowanych na VLT, zespół otrzymał szczegółowe obserwacje promieniowania pochodzącego od białego karła i otaczającej go materii w okresie dwunastu lat między 2003 a 2015 rokiem. W celu uzyskania danych z różnych punktów widzenia niezbędne było wykonanie obserwacji trwających kilka lat.

Artist’s impression comparing the disc of material around SDSS

Przy analizie danych zespół wykorzystał technikę nazywaną tomografią dopplerowską – podobną do badań tomograficznych stosowanych w medycynie – która pozwoliła im na opracowanie szczegółowej mapy obrazującej strukturę świecących pozostałości po „pożywieniu” białego karła J1228+1040.

Podczas gdy masywne gwiazdy (tj. te o masie większej niż dziesięciokrotność masy Słońca) spektakularnie kończą swój żywot w eksplozji supernowej, mniejsze gwiazdy przechodzą przez dużo łagodniejszy proces. Pod koniec życia, po wyczerpaniu zapasów paliwa, gwiazdy podobne do Słońca powiększają swe rozmiary, a następnie uwalniają zewnętrzną powłokę, która odpływa w przestrzeń. Gorące i bardzo gęste jądro obumarłej gwiazdy – biały karzeł – to wszystko, co po niej pozostaje.

Ale czy planety, planetoidy i inne ciała w takim systemie mogą przetrwać tę „próbę ognia”? Co po nich pozostanie? Nowe obserwacje dostarczają odpowiedzi na te pytania.

The motions of the material around the white dwarf SDSS J1228+10

Rzadko się zdarza, aby białe karły otaczały dyski gazowej materii. Jak dotąd odnotowano zaledwie siedem takich przypadków. Zespół badaczy stwierdził, że w analizowanym przypadku planetoida nadmiernie zbliżyła się do białego karła i została rozerwana przez bardzo silne oddziaływania pływowe. W ten sposób powstał aktualnie obserwowany dysk materii.

Krążący wokół karła dysk materii powstał w podobny sposób co fotogeniczne pierścienie wokół Saturna. Przy czym należy pamiętać, że choć J1228+1040 ma średnicę siedmiokrotnie mniejszą od Saturna, to jego masa jest aż 2500 razy większa. Co więcej, udało się określić, że odległość między białym karłem a jego dyskiem jest na tyle duża, że Saturn wraz ze swoimi pierścieniami zmieściłby się między nimi.

Nowe długofalowe badania z wykorzystaniem VLT pozwoliły naukowcom zaobserwować precesję dysku pod wpływem bardzo silnego pola grawitacyjnego białego karła. Udało się także ustalić, że dysk jest wciąż eliptyczny i nie zdążył jeszcze przyjąć kształtu kołowego.

„Gdy odkryliśmy dysk szczątków wokół białego karła w 2006 roku, nawet nie wyobrażaliśmy sobie, ile szczegółów możemy dostrzec w danych zebranych w okresie 12 lat – warto było czekać,” dodaje Boris Gansicke, współautor badania.

Obiekty takie jak J1228+1040 pozwalają zrozumieć otoczenie gwiazd pod koniec ich życia. Taka wiedza umożliwia z kolei astronomom zrozumienie procesów zachodzących w układach egzoplanetarnych oraz pozwala na przewidzenie losu Układu Słonecznego pod koniec życia Słońca, czyli za za około siedem miliardów lat.

Źródło: ESO