science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Het lot van exomanen

Het fantasierijke beeld van een kunstenaar van een aardachtige 'exomoon' die rond een gasreuzenplaneet draait in de bewoonbare zone van een ster. Astronomen die de schijnbare aanwas van rotsachtig materiaal op sommige witte dwergsterren proberen te verklaren, hebben exomanen geïdentificeerd als een waarschijnlijke bron. Krediet:NASA/JPL-Caltech

Als een ster als onze zon heel oud wordt, na nog eens zeven miljard jaar of zo, het zal krimpen tot een fractie van zijn straal en een witte dwergster worden, nucleaire verbranding niet langer vol te houden. Het bestuderen van de oudere planetenstelsels rond witte dwergen levert aanwijzingen op voor het lot van onze zon en zijn planetenstelsel op de lange termijn. Er wordt verwacht dat de atmosfeer van een witte dwergster elk materiaal dat erop aangroeit opbreekt in de samenstellende chemische elementen en ze vervolgens stratificeert volgens hun atoomgewicht. Het resultaat is dat de zichtbare, bovenste lagen van de atmosfeer van een witte dwerg mogen alleen een combinatie van waterstof bevatten, helium (en wat koolstof). Ongeveer duizend witte dwergsterren, echter, bewijzen in hun spectra van vervuiling door een of andere vorm van rotsachtig materiaal. Dit suggereert dat er regelmatig voortdurende aanwas op deze witte dwergsterren van fragmentarisch materiaal dat ergens vandaan komt - de precieze oorsprong is niet duidelijk.

CfA-astronomen Matt Payne en Matt Holman, met twee collega's, hebben een reeks simulaties van de late evolutie van planetaire systemen voltooid om te proberen te begrijpen waar dit materiaal vandaan zou kunnen komen. Het was al bekend dat de manen van planeten gemakkelijk uit hun baan kunnen worden geslagen tijdens planeet-planeet-interacties in witte dwergsystemen. De vraag was of deze bevrijde manen zelf op de ster zouden kunnen aangroeien om de vervuilende elementen te leveren, of dat ze zouden kunnen optreden om asteroïden naar de ster te verspreiden. De moeilijkheid was de computationele limiet van het simuleren van een complex evoluerend systeem dat de manen rond planeten omvatte.

De astronomen ontwikkelden een techniek om de evolutie van de systemen te simuleren zonder manen, maar dan in een later stadium de manen weer toevoegen op een zelfconsistente manier. Toen ze dat deden, ze ontdekten dat de bevrijde manen vaak slingerden rond de binnenste regionen van hun sterrenstelsel (ruim binnen één astronomische eenheid van hun ster), en als gevolg daarvan kunnen ze ofwel zelf in de ster vallen, ofwel kleinere asteroïden laten kloppen, kometen, of andere kleine lichamen op de ster. Het lijkt er dus op dat beide processen aan het werk zijn. Het resultaat geeft een eerste indruk van wat er met manen kan gebeuren als ze loskomen in systemen van witte dwergen. Toekomstige studies zijn gepland om het relatieve belang van bevrijd maanmateriaal te bepalen.