De gewelddadige doodsstrijd van een nabije ster heeft zijn planetenstelsel zo grondig verstoord dat de achtergebleven dode ster - bekend als een witte dwerg - puin aanzuigt uit zowel de binnen- als de buitenste regionen van het systeem, melden UCLA-astronomen en collega's vandaag.

Dit is het eerste geval van kosmisch kannibalisme waarbij astronomen een witte dwerg hebben waargenomen die zowel steenachtig metaalachtig materiaal consumeert, waarschijnlijk van een nabijgelegen asteroïde, als ijzig materiaal, waarvan wordt aangenomen dat het afkomstig is van een lichaam vergelijkbaar met dat gevonden in de Kuipergordel aan de rand van ons eigen zonnestelsel.

"We hebben nog nooit beide soorten objecten tegelijkertijd op een witte dwerg zien groeien", zegt hoofdonderzoeker Ted Johnson, een natuurkunde- en sterrenkunde-majoor aan de UCLA die vorige week afstudeerde. "Door deze witte dwergen te bestuderen, hopen we een beter begrip te krijgen van planetaire systemen die nog intact zijn."

De bevindingen zijn gebaseerd op een analyse van materialen die zijn vastgelegd door de atmosfeer van G238-44, een witte dwerg op zo'n 86 lichtjaar van de aarde, met behulp van archiefgegevens van de Hubble-ruimtetelescoop en aanvullende NASA-satellieten en observatoria. Een witte dwerg is de uitgebrande kern die overblijft nadat een ster als onze zon zijn buitenste lagen afwerpt en stopt met het verbranden van brandstof door kernfusie.

Hoe verrassend het uitgebreide dieet van de witte dwerg ook is, de bevindingen zijn ook intrigerend omdat astronomen geloven dat ijzige objecten zijn neergestort op en geïrrigeerde droge, rotsachtige planeten in ons zonnestelsel, inclusief de aarde. Miljarden jaren geleden zouden kometen en asteroïden water aan onze planeet hebben geleverd, waardoor de voorwaarden voor leven zijn ontstaan. De samenstelling van het gedetecteerde materiaal dat op G238-44 regent, impliceert dat ijzige reservoirs veel voorkomen in planetaire systemen, zei onderzoeksco-auteur Benjamin Zuckerman, een UCLA-hoogleraar natuurkunde en astronomie.

"Het leven zoals we dat kennen vereist een rotsachtige planeet bedekt met een verscheidenheid aan vluchtige elementen zoals koolstof, stikstof en zuurstof", zei Zuckerman. "De overvloed aan elementen die we op deze witte dwerg zien, lijkt afkomstig te zijn van zowel een rotsachtig ouderlichaam als een vluchtig-rijk ouderlichaam - het eerste voorbeeld dat we hebben gevonden in studies van honderden witte dwergen."

Chaos en vernietiging:van levende ster tot rode reus tot witte dwerg

Theorieën over de evolutie van planetenstelsels beschrijven de ondergang van een ster als een turbulente, chaotische gebeurtenis, een gebeurtenis die begint wanneer hij voor het eerst exponentieel opblaast in wat bekend staat als een rode reus en dan snel zijn buitenste lagen verliest en instort tot een witte dwerg - een superdichte ster ongeveer zo groot als de aarde, met een massa van onze zon. Het proces verstoort de banen van de resterende planeten op dramatische wijze, en kleinere objecten - asteroïden, kometen, manen - die zich te dicht bij hen wagen, kunnen als flipperkasten worden verstrooid en naar de witte dwerg worden gestuurd.

Deze studie bevestigt de ware omvang van de chaos en toont aan dat de ster binnen 100 miljoen jaar na het begin van zijn witte-dwergfase in staat is om gelijktijdig materiaal van zijn nabije asteroïdengordel en zijn verafgelegen Kuipergordelachtige gebieden te vangen en te consumeren. .

Hoewel astronomen meer dan 5.000 planeten buiten ons zonnestelsel hebben gecatalogiseerd, is de aarde de enige planeet waarvan we de inwendige samenstelling enige directe kennis hebben. Omdat de materialen die op G238-44 aangroeien representatief zijn voor de bouwstenen van grote planeten, biedt dit witte dwergkannibalisme een unieke kans om planeten uit elkaar te halen en te zien waar ze van gemaakt waren toen ze voor het eerst rond de ster werden gevormd, zei UCLA-astronomieonderzoeker Beth Klein, een lid van het team.

Het team mat onder meer de aanwezigheid van stikstof, zuurstof, magnesium, silicium en ijzer in de atmosfeer van de witte dwerg. Hun detectie van ijzer in zeer hoge overvloed is bewijs voor metalen kernen van terrestrische planeten, zoals de aarde, Venus, Mars en Mercurius, zei Johnson. Onverwacht hoge stikstofconcentraties leidden tot de conclusie dat er ook ijslichamen aanwezig waren.

"De beste pasvorm voor onze gegevens was een bijna twee-op-één mix van kwikachtig materiaal en komeetachtig materiaal, dat bestaat uit ijs en stof", zei Johnson. "IJzermetaal en stikstofijs suggereren elk totaal verschillende omstandigheden van planetaire vorming. Er is geen object in het zonnestelsel bekend met zoveel van beide."

De onderzoekers zeggen dat het uiteindelijke scenario voor onze eigen zon over 5 miljard jaar waarschijnlijk vrij gelijkaardig zal zijn aan wat is gezien met G238-44. Tijdens de rode reuzenfase van de zon zou de aarde samen met de binnenplaneten volledig kunnen verdampen, voorspellen ze.

De banen van veel van de asteroïden in de belangrijkste asteroïdengordel van ons zonnestelsel zullen door de zwaartekracht worden verstoord door Jupiter en zullen ook vallen op het witte dwergoverblijfsel dat de zon zal worden, zei hij.

Al meer dan twee jaar heeft de onderzoeksgroep van UCLA, samen met collega's van UC San Diego en de Universiteit van Kiel in Duitsland, gewerkt aan het ontrafelen van het mysterie van G238-44 door de elementen te analyseren die op de witte dwergster zijn gedetecteerd.

Hun analyse omvatte gegevens van NASA's gepensioneerde Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer, de hoge resolutie Echelle-spectrometer van het Keck Observatory in Hawaï en de Cosmic Origins Spectrograph en Space Telescope Imaging Spectrograph van de Hubble Space Telescope. De Hubble Space Telescope is een project van internationale samenwerking tussen NASA en de European Space Agency.

De resultaten van het team werden op 15 juni gepresenteerd op een persconferentie van de American Astronomical Society. + Verder verkennen

Laatste momenten van planetaire overblijfselen voor het eerst gezien