Mrtvá hvězda stále pohlcuje svou planetární soustavu

Astronomové využívající data z observatoře W. M. Kecka na Maunakea na ostrově Havaj identifikovali vzácný, starověký planetární systém, který je stále aktivně pohlcován svojí centrální hvězdou – bílým trpaslíkem pojmenovaným LSPM J0207+3331.

Tento systém, který se nachází 145 světelných let daleko od Země, obsahuje nejstarší a na těžké kovy nejbohatší disk s troskami, jaký kdy byl pozorován kolem bílého trpaslíka bohatého na vodík. To vyvolává nové otázky o dlouhodobé stabilitě planetárních systémů miliardy let po smrti v mateřské hvězdě, kdy v ní skončila jaderná fúze. Studie vedená Érikou Le Bourdais z Trottierova institutu pro výzkum exoplanet na Univerzitě v Montréalu, byla publikována v časopise The Astrophysical Journal.

„Tento objev zpochybňuje naše chápání evoluce planetárních systémů,“ řekla Le Bourdais. „Probíhající akrece v této fázi naznačuje, že bílí trpaslíci si také mohou uchovávat planetární pozůstatky, které stále procházejí dynamickými změnami.“

Spektroskopická data získaná pomocí přístroje High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) na observatoři Keck I odhalila, že atmosféra bílého trpaslíka je znečištěna 13 chemickými prvky, což svědčí o existenci skalnatého tělesa o velikosti nejméně 200 kilometrů, které bylo roztrháno gravitací hvězdy.

„Toto je jeden z mála případů, kdy můžeme vidět přímý důkaz o tom, že planety jsou roztrhány a padají na mrtvou hvězdu,“ řekl John O'Meara, hlavní vědec observatoře Keck. „Nemáme mnoho systémů, kde bychom viděli znečištěné bílé trpaslíky. Tento konkrétní systém má dosud největší množství těžkých prvků, což dokazuje, že se jednalo o starou, skalnatou planetu.“

Atmosféry bohaté na vodík kolem bílých trpaslíků obvykle maskují takové elementární podpisy, což činí tento objev obzvláště významným. „Něco zjevně narušilo tento systém dlouho po smrti hvězdy,“ řekl spoluřešitel John Debes z Space Telescope Science Institute v Baltimore v Marylandu. „Stále existuje rezervoár materiálu schopného znečistit bílého trpaslíka, a to i po miliardách let.“

Ilustrace v úvodu článku ukazuje 3 miliardy let starého bílého trpaslíka, který hromadí materiál ze zbytků své bývalé planetární soustavy. Gravitační nestabilita způsobila, že přeživší planeta spirálovitě putovala dovnitř soustavy a rozpadla se vlivem intenzivních slapových sil, čímž vytvořila disk trosek. Spektroskopická analýza atmosféry bílého trpaslíka odhalila jejich přítomnost.

Proč to zpoždění?
Téměř polovina všech znečištěných bílých trpaslíků vykazuje známky akrece těžkých prvků, což naznačuje, že jejich planetární systémy byly dynamicky narušeny. V případě LSPM J0207+3331 nedávná perturbace – během posledních několika milionů let – pravděpodobně poslala skalnatou planetu na spirálu smrti.

„To naznačuje, že mechanismy slapového narušení a akrece zůstávají aktivní dlouho po fázi hlavní posloupnosti života hvězdy,“ řekl Debes. „Ztráta hmoty během hvězdné evoluce může destabilizovat oběžné dráhy a ovlivnit pohyb planet, komet a asteroidů.“

Systém může být příkladem opožděné nestability, kdy interakce mezi planetami postupně destabilizují oběžné dráhy po miliardy let. „To by mohlo ukazovat na dlouhodobé dynamické procesy, kterým dosud plně nerozumíme,“ dodal Debes.

Hledání vnějších planet
Astronomové nyní zkoumají, co mohlo spustit toto narušení. Přeživší planety velikosti Jupitera by mohly být zodpovědné za narušení, ale je obtížné je detekovat kvůli jejich vzdálenosti od bílého trpaslíka a nízkým teplotám. Data z vesmírného dalekohledu Gaia Evropské kosmické agentury ESA mohou být dostatečně citlivá k detekci takových planet prostřednictvím jejich gravitačního vlivu na bílého trpaslíka.

Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) by také mohl poskytnout informace o systému pozorováním v infračerveném oboru, aby odhalil přítomnost vnějších planet. „Budoucí pozorování by mohla pomoci rozlišit mezi vlivem planet nebo gravitačním účinkem blízkého setkání hvězdy s bílým trpaslíkem,“ řekl Debes.

Zdroj: https://keckobservatory.org/white-dwarf/

autor: František Martinek