死んだ星が惑星系を激しく引き裂くのを捕まえた

白色矮星の表面の残骸の中から、岩と氷の両方の物体が確認されています

「あなたの死者を連れ出しなさい！」 古典映画「モンティパイソンアンドザホーリーグレイル」の空中でループ、周りで起こっていることの平行したシーン[{” attribute=””>white dwarf star in a nearby planetary system. The dead star is “ringing” its own bell, calling out to the “dead” to collect at its footsteps. The white dwarf is all that remains after a Sun-like star has exhausted its nuclear fuel and expelled most of its outer material – decimating objects in the planetary system that orbit it. What’s left is a band of players with unpredictable orbits that – despite protests that they “aren’t dead yet!” – will ultimately be captured by the central star.

How do we know? The bodies consumed by the star leave telltale “fingerprints” – caught by the Hubble Space Telescope and other NASA observatories – on its surface. The spectral evidence shows that the white dwarf is siphoning off both rocky-metallic and icy material – debris from both its system’s inner and outer reaches. Uncovering evidence of icy bodies is intriguing, since it implies that a “water reservoir” might be common on the edges of planetary systems, improving the chances for the emergence of life as we know it.

星の死の痛みは惑星系を激しく破壊したので、白色矮星と呼ばれる、星が残した死んだ星は、システムの内側と外側の両方のカスプから破片を引っ張っています。 天文学者が、惑星の構成要素である鉱物と氷のような岩石の両方を消費する白色矮星を観測したのはこれが初めてです。 NASAのハッブル宇宙望遠鏡や他のNASA天文台からのアーカイブデータは、この宇宙人食いのケースを診断するのに不可欠でした。 結果は、高度な惑星系の暴力的な性質を説明するのに役立ち、天文学者に新しく形成された系の構成について伝えることができます。 クレジット：NASAのゴダードスペースフライトセンター。 メインプロデューサー：ポールモリス

死んだ星は惑星系を引き裂くのを捕まえました

星の死の痛みは惑星系を激しく破壊したので、白色矮星と呼ばれる、星が残した死んだ星は、システムの内側と外側の両方のカスプから破片を引っ張っています。 天文学者が、惑星の構成要素である鉱物と氷のような岩石の両方を消費する白色矮星を観測したのはこれが初めてです。

NASAのハッブル宇宙望遠鏡や他のNASA天文台からのアーカイブデータは、この宇宙人食いのケースを診断するのに不可欠でした。 結果は、高度な惑星系の暴力的な性質を説明するのに役立ち、天文学者に新しく形成された系の構成について伝えることができます。

結果は、近くの白色矮星G238-44の大気によって捕獲された物質の分析に基づいています。 白色矮星は、太陽のように外層を剥ぎ取り、核融合によって燃料の燃焼を停止した後、星に残されたものです。 カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）の主任研究員で最近卒業したテッド・ジョンソンは、次のように述べています。 「これらの白色矮星を研究することによって、私たちはまだ無傷の惑星系のより良い理解を得ることを望んでいます。」

G238-44惑星系のこの図は、その破壊をたどっています。 小さな白色矮星がアクションの中心にあります。 非常にかすかな降着円盤は、白色矮星に落下するボロボロの物体の断片で構成されています。 小惑星と残りの惑星体は、星を取り巻く物質の貯蔵所を形成します。 より大きなガスの巨大惑星はまだシステムにあるかもしれません。 はるか遠くには、彗星などの氷のような物体の帯があり、これも最終的には死んだ星を養います。 クレジット：NASA、ESA、Joseph Olmsted（STScI）

小さな氷のような物体は、太陽系の乾燥した岩石の惑星に衝突して「灌漑」したと考えられているため、この調査結果も興味深いものです。 数十億年前、彗星と小惑星は地球に水を運び、私たちが知っているように生命に必要な条件を作り出したと信じられています。 白色矮星で雨が降っているのが観測された体の組成は、氷の貯水池が惑星系の間で一般的であるかもしれないことを示唆している、とジョンソンは言いました。

「私たちが知っている生活には、炭素、窒素、酸素などのさまざまな元素で覆われた岩石の惑星が必要です」と、UCLAの教授兼共著者であるベンジャミンザッカーマンは述べています。 「この白色矮星に見られる豊富な元素には、岩が多く揮発性に富んだ本体が必要であるように見えます。これは、数百の白色矮星の研究で最初に見つかった例です。」

ダービーを取り壊す

惑星系の進化論は、赤色巨星と白色矮星の相の間の遷移を混沌としたプロセスとして説明しています。 星は急速にその外層を失い、その惑星の軌道は劇的に変化します。 小惑星や準惑星などの小さな物体は、巨大な惑星の近くを冒険して星に向かって落下する可能性があります。 この研究は、この激しい混沌とした段階の真の規模を確認し、白色矮星段階の開始後1億年以内に、星が小惑星帯とカイパー帯のような領域から物質を同時に捕獲して消費できることを示しています。

この研究で白色矮星によって食い尽くされた推定総質量は、小惑星または小さな月の質量より大きくないかもしれません。 白色矮星によって消費される少なくとも2つの物体の存在は直接測定されませんが、1つは小惑星と同じくらい鉱物が豊富で、もう1つは太陽系の周辺にあるものと同様の氷の物体である可能性があります。カイパーベルトで。

天文学者は5,000を超える太陽系外惑星を分類していますが、地球は、その内部構成について直接的な知識を持っている唯一の惑星です。 白色矮星の共食いは、惑星を分解し、それらが最初に星の周りに形成されたときにそれらが何でできていたかを学ぶユニークな機会を提供します。

チームは、他の元素の中でも、窒素、酸素、マグネシウム、シリコン、鉄の存在を測定しました。 非常に大量の鉄の発見は、地球などの地球型惑星の金属コアの存在の証拠です。[{” attribute=””>Venus, Mars, and Mercury. Unexpectedly high nitrogen abundances led them to conclude the presence of icy bodies. “The best fit for our data was a nearly two-to-one mix of Mercury-like material and comet-like material, which is made up of ice and dust,” Johnson said. “Iron metal and nitrogen ice each suggest wildly different conditions of planetary formation. There is no known solar system object with so much of both.”

Death of a Planetary System

When a star like our Sun expands into a bloated red giant late in its life, it will shed mass by puffing off its outer layers. One consequence of this can be the gravitational scattering of small objects like asteroids, comets, and moons by any remaining large planets. Like pinballs in an arcade game, the surviving objects can be thrown into highly eccentric orbits.

“After the red giant phase, the white dwarf star that remains is compact – no larger than Earth. The wayward planets end up getting very close to the star and experience powerful tidal forces that tear them apart, creating a gaseous and dusty disk that eventually falls onto the white dwarf’s surface,” Johnson explained.

The researchers are looking at the ultimate scenario for the Sun’s evolution, 5 billion years from now. Earth might be completely vaporized along with the inner planets. But the orbits of many of the asteroids in the main asteroid belt will be gravitationally perturbed by Jupiter and will eventually fall onto the white dwarf that the remnant Sun will become.

For over two years, the research group at UCLA, the University of California, San Diego, and the Kiel University in Germany, has worked to unravel this mystery by analyzing the elements detected on the white dwarf star cataloged as G238-44. Their analysis includes data from NASA’s retired Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE), the Keck Observatory’s High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) in Hawaii, and the Hubble Space Telescope’s Cosmic Origins Spectrograph (COS) and Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS).

The team’s results were presented at an American Astronomical Society (AAS) press conference on Wednesday, June 15, 2022.

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and ESA (European Space Agency). NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy, in Washington, D.C.