science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Planetaire overblijfselen rond witte dwergsterren

Een Hubble-afbeelding van Sirius en zijn witte dwerg-metgezelster. Overblijfselen van planeten in oude, witte dwergsystemen kunnen worden gezien als stoffige schijven van materiaal en een nieuwe studie heeft zes van dergelijke systemen ontdekt die ook gasvormige componenten hebben, een zeer zeldzame combinatie. Het hete gas kan worden geanalyseerd om kinematische informatie over de schijf te onthullen. Krediet:Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Wanneer een ster als onze zon oud wordt, over nog eens zeven miljard jaar of zo, het zal niet langer in staat zijn om zijn nucleaire brandstof te blijven verbranden. Met nog maar ongeveer de helft van zijn massa over, zal hij krimpen tot een fractie van zijn straal en een witte dwergster worden. Witte dwergsterren komen vaak voor; meer dan 95% van alle sterren zullen witte dwergen worden. De meest bekende is de metgezel van de helderste ster aan de hemel, Sirius, maar meer in het bijzonder zullen alle sterren waarvan bekend is dat ze exoplaneten herbergen, ook hun leven beëindigen als witte dwerg.

Astronomen hebben vastgesteld dat planeten die rond sterren draaien meestal de late stadia van de evolutie van hun gastheer kunnen overleven. De rotsachtige planeten worden uit elkaar gehaald en verdeeld in stoffige puinschijven, en dus zouden witte dwergsterren overblijfselen van hun planetaire metgezellen moeten behouden. Emissie van deze stoffige schijven wordt gezien als overmatige infraroodstraling; wanneer een deel van dit materiaal aangroeit op de witte dwerg zelf, de elementen produceren kenmerken in het spectrum van de ster. Een kleine fractie, ongeveer 4%, van witte dwergen met stofschijven hebben ook gasvormige componenten die in emissie zijn waargenomen. Hoewel zeer zeldzaam - er zijn er slechts een tiental bekend - wordt aangenomen dat deze gasvormige witte dwergen een bijzonder nuttige diagnose bieden van dynamische instabiliteiten en verstoringen in witte dwergschijven, en astronomen zijn op zoek naar meer gevallen.

CfA-astronoom Warren Brown maakte deel uit van een team dat nieuwe optische waarnemingen van het hemelonderzoek van de Gaia-ruimtemissie combineerde met infraroodcatalogusinformatie om te zoeken naar witte dwergsterren waarvan de infraroodexcessies de aanwezigheid van een schijf aangeven. Ze identificeerden ongeveer 110 kandidaten die ze volgden met optische spectroscopie met behulp van meerdere telescopen op de grond, waaruit ze zes nieuwe gasvormige schijf-hosting witte dwergen ontdekten. Hun analyse van de spectra van deze objecten onthulde dat de schijven complexer zijn dan verwacht:er zijn meer dan 50 emissielijnen te zien en ze verschillen in hun breedte, sterke punten, en vormen.

De lijnen hebben ook opvallend verschillende variabiliteitskenmerken, met enkele sterren die lijnen vertonen die nauwelijks variëren gedurende ongeveer drie jaar monitoring, terwijl in ten minste één host de lijnen met 50% variëren. Veel van de waargenomen lijnen hebben profielen die kinematische modellering mogelijk maken, bijvoorbeeld wijzend op een platte schijf die roteert in zogenaamde Kepleriaanse beweging (met de snellere snelheden dichter bij de ster, zoals in het geval van de planeten in ons zonnestelsel). De nieuwe resultaten laten zien dat witte dwergsterren rijke, dynamisch actieve omgevingen die kunnen worden gebruikt om beter te begrijpen hoe het planetenstelsel van een ster evolueert naarmate de ster ouder wordt.