Ein künstlerischer Eindruck einer Staubscheibe um den Weißen Zwerg GD 362. Bildnachweis: Zwillinge Zum Vergrößern anklicken
Astronomen haben staubige Trümmer um einen im Wesentlichen toten Stern herum gesehen, wo Schwerkraft und Strahlung längst Anzeichen von Staub hätten entfernen sollen? Eine Entdeckung, die Einblicke in den späteren Untergang unseres eigenen Sonnensystems in einigen Milliarden Jahren geben könnte.
Die Ergebnisse basieren auf Beobachtungen im mittleren Infrarotbereich, die mit dem 8-Meter-Frederick C. Gillett-Teleskop Gemini (Gemini North) auf Hawaiis Mauna Kea gemacht wurden. Die Beobachtungen der Zwillinge zeigen eine überraschend hohe Staubmenge, die eine alte Sternglut namens GD 362 umkreist.
"Dies ist nicht leicht zu erklären", sagte Eric Becklin, UCLA-Astronom und Hauptforscher für die Gemini-Beobachtungen. „Wir gehen davon aus, dass etwas Ähnliches wie ein Asteroid oder möglicherweise sogar ein Planet um diesen längst toten Stern gemahlen und pulverisiert wird, um den Stern mit Staub zu versorgen. Die Parallele zum endgültigen Niedergang unseres eigenen Sonnensystems ist erschreckend. “
"Wir haben jetzt ein Fenster in die Zukunft unseres eigenen Planetensystems", sagte Benjamin Zuckerman, UCLA-Professor für Physik und Astronomie, Mitglied des Astrobiology Institute der NASA und Mitautor des auf Zwillingen basierenden Papiers. "Zum vielleicht ersten Mal haben wir einen Einblick, wie sich Planetensysteme wie unser eigenes in Milliarden von Jahren verhalten könnten."
"Der Grund, warum dies so interessant ist, ist, dass dieser besondere weiße Zwerg bei weitem die meisten Metalle in seiner Atmosphäre hat, von allen bekannten weißen Zwergen", fügte Zuckerman hinzu. „Dieser weiße Zwerg ist so reich an Kalzium, Magnesium und Eisen wie unsere eigene Sonne, und man würde keines dieser schwereren Elemente erwarten. Dies ist eine völlige Überraschung. Obwohl wir einen erheblichen Fortschritt erzielt haben, bleiben bedeutende Rätsel bestehen. “
Das Forschungsteam besteht aus Wissenschaftlern der UCLA, der Carnegie Institution und des Gemini Observatory. Die Ergebnisse sollen in einer kommenden Ausgabe des Astrophysical Journal veröffentlicht werden. Die Ergebnisse werden gleichzeitig mit ergänzenden Beobachtungen im nahen Infrarot veröffentlicht, die von einem Team der Universität von Texas unter der Leitung von Mukremin Kilic in der NASA-Infrarot-Teleskopanlage, ebenfalls auf Mauna Kea, gemacht wurden.
"Wir haben zweifelsohne bestätigt, dass Staub niemals schläft!" witzelt Inseok Song vom Gemini Observatory, Mitautor des Papiers. „Dieser Staub sollte nur Hunderte von Jahren existieren, bevor er durch die Schwerkraft in den Stern gespült und durch hohe Temperaturen in der Atmosphäre des Sterns verdampft wird. Etwas hält diesen Stern gut mit Staub gefüllt, damit wir ihn so lange nach dem Tod des Sterns entdecken können. "
"Es gibt nur wenige Szenarien, die so viel Staub um einen alten Stern wie diesen erklären können", sagte Michael Jura, Professor für Physik und Astronomie an der UCLA, der die Bemühungen leitete, die Staubumgebung um den Stern herum zu modellieren. "Wir schätzen, dass GD 362 seit Beginn der Todeskämpfe des Sterns seit fünf Milliarden Jahren abkühlt und in dieser Zeit jeglicher Staub vollständig beseitigt werden sollte."
Jura vergleicht die Scheibe mit den bekannten Ringen des Saturn und glaubt, dass der Staub um GD 362 die Folge der relativ jüngsten Gravitationszerstörung eines großen „Elternkörpers“ sein könnte, der dem toten Stern zu nahe gekommen ist.
GD 362 ist ein weißer Zwergstern. Es repräsentiert den Endzustand der Sternentwicklung für Sterne wie die Sonne und massereichere Sterne wie diesen Vorfahren, dessen ursprüngliche Masse etwa siebenmal so groß war wie die der Sonne. Nach jahrzehntelangen Kernreaktionen ging dem Kern des GD 362 der Brennstoff aus und er konnte nicht mehr genug Wärme erzeugen, um den Druck der Schwerkraft nach innen auszugleichen. Nach einer kurzen Zeit der Instabilität und des Massenverlusts brach der Stern zu einer weißglühenden Leiche zusammen. Die Überreste kühlen über viele Milliarden Jahre langsam ab, während die sterbende Glut ihre langsame Reise in Vergessenheit gerät.
Basierend auf seiner Abkühlungsrate schätzen Astronomen, dass seit dem Tod von GD 362 zwischen zwei und fünf Milliarden Jahre vergangen sind.
"Dieser lange Zeitraum würde erklären, warum es keine Anzeichen für eine Hülle aus glühendem Gas gibt, die als planetarischer Nebel bekannt ist, wenn Material ausgestorben ist, als der Stern starb", sagte Teammitglied und Zwillingsastronom Jay Farihi.
Während seines thermonuklearen Niedergangs erlebte GD 362 eine ausgedehnte Phase des Massenverlusts, die von einer Masse, die etwa siebenmal so groß war wie die der Sonne, zu einem kleineren Schatten seines früheren Selbst mit einer Sonnenmasse überging.
Obwohl etwa ein Viertel aller weißen Zwerge Elemente enthält, die in ihrer Atmosphäre schwerer als Wasserstoff sind, ist bekannt, dass nur ein anderer weißer Zwerg Staub enthält. Der andere staubweiße Zwerg mit der Bezeichnung G29-38 hat eine etwa 100-mal geringere Staubdichte als GD 362.
Die Gemini-Beobachtungen wurden mit dem MICHELLE-Mittelinfrarotspektrographen am Gemini North-Teleskop auf Mauna Kea, Hawaii, durchgeführt.
"Diese Daten sind phänomenal", sagte Alycia Weinberger von der Carnegie Institution. „Diesen Stern zu beobachten war ein Nervenkitzel! Wir konnten die Überreste eines Planetensystems um diesen Stern nur aufgrund der enormen Empfindlichkeit von Gemini im mittleren Infrarot finden. Normalerweise braucht man ein Raumschiff, um das gut zu machen. “
Die Gemini-Beobachtungen im mittleren Infrarot waren einzigartig in ihrer Fähigkeit, die Eigenschaften des Staubes zu bestätigen, der für den „Infrarotüberschuss“ um GD 362 verantwortlich ist. Die ergänzenden Nahinfrarot-Beobachtungen und das Papier des Teams der Universität von Texas für Infrarot-Teleskope lieferten wichtige Einschränkungen die Umgebung um den Stern.
Der Astronom und Co-Autor der Universität von Texas, Ted von Hippel, beschreibt, wie die Beobachtungen der Infrared Telescope Facility (IRTF) die Gemini-Ergebnisse ergänzen: „Das IRTF-Spektrum schließt die Möglichkeit aus, dass dieser Stern ein Brauner Zwerg als Quelle des Infrarotüberschusses sein könnte , '' Von Hippel sagte. "Die Kombination der beiden Datensätze liefert einen überzeugenden Fall für eine Staubscheibe um GD 362."
Originalquelle: UCLA-Pressemitteilung
