Hubble odkrywa egzokomety opadające na młodą gwiazdę

Ilustracja przedstawia kilka komet przemieszczających się przez rozległy dysk protoplanetarny w kierunku młodej gwiazdy centralnej.

Międzygwiezdna prognoza pogody dla pobliskiej gwiazdy: nadchodzą opady komet! Kosmiczny teleskop Hubble’a odkrył komety opadające na odległą od nas o 95 lat świetlnych gwiazdę HD 172555, której wiek szacuje się na zaledwie 23 miliony lat.

Egzokomety – komety spoza Układu Słonecznego – nie zostały bezpośrednio zaobserwowane wokół gwiazdy, ale ich obecność została wydedukowana z obserwacji gazu, który prawdopodobnie jest odparowanymi pozostałościami po ich lodowych jądrach.

HD 172555 to trzeci układ pozasłoneczny, w którym astronomowie odkryli komety opadające na gwiazdę. Wszystkie trzy układy występują przy młodych gwiazdach w wieku poniżej 40 milionów lat.

Obecność tych skazanych na śmierć komet stanowi dowód na zaburzenia grawitacyjne ze strony niezaobserwowanej jeszcze planety o rozmiarach Jowisza, której grawitacja odchyla orbity komet katapultując je w stronę gwiazdy. Takie zdarzenia dają nam wgląd w przeszłość aktywności kometarnej w naszym Układzie Słonecznym. Wszak to właśnie taki mechanizm mógł doprowadzić do transportu w kometach wody na Ziemię i inne wewnętrzne planety Układu Słonecznego.

Astronomowie obserwują takie samo opadanie komet także w naszym układzie planetarnym. Komety muskające Słońce bezustannie opadają do środka Układu Słonecznego. „Obserwowanie takich komet w Układzie Słonecznym i w trzech innych układach planetarnych wskazuje, że taka aktywność może być powszechna w pobliżu młodych gwiazd,” mówi kierownik zespołu badawczego Carol Grady z Eureka Scientific Inc. w Oakland oraz NASA Goddard Spaceflight Center w Greenbelt. „Maksimum tej aktywności wskazuje na młodzieńcze lata gwiazdy centralnej. Obserwacje tych opadów dają nam wgląd w początkowy okres istnienia Układu Słonecznego, kiedy to komety często odwiedzały wewnętrzną część układu, często zderzając się z planetami takimi jak Ziemia, Mars czy Wenus. De facto, takie komety muskające Słońce mogą być katalizatorem życia, bowiem wodę i inne kluczowe dla życia pierwiastki, takie jak węgiel, na powierzchnię planet skalistych.”

Grady zaprezentowała wyniki uzyskane przez swój zespół 6 stycznia podczas zimowego spotkania American Astronomical Society w Grapevine w Teksasie.

Omawiana gwiazda stanowi element Grupy Beta Pictoris – zbioru gwiazd powstałych z tego samego obłoku. To także drugi członek grupy, w którym odkryto takie komety. Beta Pictoris, od której grupa otrzymała swoją nazwę, także karmi się egzokometami, które często zbytnio się do niej zbliżają. Wokół tej gwiazdy, w rozległym dysku odłamków zaobserwowano młodego gazowego olbrzyma.

Ta grupa gwiazd jest wyjątkowo ważnym obiektem badań, ponieważ stanowi najbliższy nam zbiór młodych gwiazd. Co najmniej 37.5 procent masywniejszych gwiazd w Grupie Beta Pictoris posiada bezpośrednio obrazowane planety, takie jak chociażby 51 Eridani b lub obiekty muskające gwiazdę, lub  – jak to ma miejsce w przypadku Beta Pictoris – obiekty obu tych typów. Wiek grupy wskazuje, że właśnie mniej więcej teraz powinny powoli powstawać w niej planety skaliste.

Zespół francuskich astronomów  odkrył egzokomety przechodzące na tle tarczy HD 172555 w danych archiwalnych zebranych między 2004 i 2011 rokiem za pomocą spektrografu do poszukiwań planet HARPS.  Spektrograf rozszczepia światło na elementy składowe pozwalając astronomom na analizę składu chemicznego obiektu. HARPS wykrył ślady wapnia w świetle gwiazdy co jest dowodem na opadanie na nią obiektów kometarnych.

W ramach badań uzupełniających, zespół Grady w 2015 roku wykorzystał spektrograf STIS oraz COS zainstalowane na HST do przeprowadzenia analizy w zakresie ultrafioletowym. Hubble wykonał dwa zestawy obserwacji w odstępie 6 dni.

Hubble wykrył gazową formę krzemu i węgla w świetle gwiazdy. Gaz poruszał się na tle tarczy gwiazdy z prędkością ponad 500 000 kilometrów na godzinę. Najbardziej prawdopodobnym wytłumaczeniem tego szybko przemieszczającego się gazu jest obserwowanie materii z komety, która uległa dezintegracji po tym jak za bardzo zbliżyła się do gwiazdy.

Aktualnie zespół planuje ponownie wykorzystać STIS do obserwacji uzupełniających, w ramach których poszukiwałby tlenu i wodoru, dzięki czemu byłby w stanie potwierdzić, że obiekty, które uległy dezintegracji to właśnie komety.

Źródło: Goddars Space Flight Center