Martwa gwiazda i ciała planet zmielone na pył. Oto przyszłość Układu Słonecznego

Obserwacje innych układów gwiazdowych pozwalają badaczom zobaczyć to, co w naszym przypadku jest dopiero kwestią przyszłości. Astronomowie korzystający z Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) odkryli rzadki dysk szczątków wokół martwej gwiazdy, który daje wyobrażenie o tym, co stanie się z naszym Układem Słonecznym.

Ciekawostką jest fakt, że coś takiego widzimy pierwszy raz. W przeciwieństwie bowiem do podobnych układów odkrytych wcześniej, szczątki, pozostałości planet, które kiedyś krążyły wokół gwiazdy, tworzą podwójny dysk, którego dwie części rozdziela wyraźna przerwa. Dysk ten został ukształtowany przez dwie planety, które przetrwały gwałtowną śmierć swojej gwiazdy.

Od jakiegoś czasu wiemy, że planety mogą przetrwać transformację swojej gwiazdy centralnej, ale to pierwszy przykład złożonego układu z podwójnym dyskiem szczątkowym i potencjalnie dwoma ocalałymi planetozymalami - mówi Nicola Gentille Fusillo, astronom z Universita degli Studi di Trieste we Włoszech i główna autorka badania opublikowanego w czasopiśmie Nature Astronomy.

Więcej na Spider's Web:

Gwiazdą centralną tego układu jest biały karzeł J1328-1450, gęste i wypalone jądro, które pozostało po wyczerpaniu się paliwa w gwieździe podobnej do naszego Słońca.

Gdy gwiazdy takie jak Słońce wkraczają w końcowe etapy swojego życia, rozszerzają się i zrzucają swoje zewnętrzne warstwy. Oznacza to apokalipsę dla planet krążących wokół takiej gwiazdy. Zrzucone warstwy pochłaniają i niszczą wszystko czego dosięgną. Dosłownie palą i mielą całe planety. Ocalałe ciała skaliste mogą się rozpaść, tworząc dysk wokół centralnej, martwej gwiazdy.

Dyski pyłowe wokół białych karłów to najczęściej pozostałości po planetach, planetoidach i innych ciałach niebieskich, które przetrwały śmierć gwiazdy, ale nie przetrwały późniejszych zmian w układzie planetarnym. Mechanizm ich powstawania jest wyjątkowo brutalny. Gdy Słońce stanie się czerwonym olbrzymem, utraci znaczną część swojej masy, a orbity planet i mniejszych obiektów ulegną zmianom.

Po odrzuceniu zewnętrznych warstw gwiazdy grawitacja naszej gwiazdy osłabnie, co może zaburzyć stabilność orbit planet. Część z nich zostanie wyrzucona w odległe rejony układu, inne zaś mogą trafić na orbity prowadzące w pobliże białego karła. Tam ogromne siły pływowe mogą rozerwać planety na kawałki.

Powstałe odłamki utworzą dysk pyłowy, który będzie stopniowo opadał na białego karła, zanieczyszczając jego atmosferę pierwiastkami cięższymi niż wodór i hel. To właśnie ślady takich pierwiastków obserwowane przez astronomów stanowią dowód, że nawet po śmierci gwiazdy jej układ planetarny może nadal ulegać destrukcji.

Dyski pyłowe są więc nie tyle pozostałością po całkowitym unicestwieniu układu, ile śladami jego długotrwałej, chaotycznej przebudowy, kosmicznym cmentarzyskiem, na którym szczątki dawnych światów stopniowo znikają w martwej gwieździe.

Jednak dysk wokół J1328-1450 różni się od dysków obserwowanych wokół innych martwych gwiazd. Zamiast jednego pierścienia odparowanego gruzu planetarnego, gwiazdę otaczają dwa koncentryczne pierścienie szczątków.

Według zespołu, ta złożona, podwójna struktura jest prawdopodobnie utrzymywana przez dwa ocalałe ciała planetopodobne, poruszające się po odrębnych orbitach.

Badacze szacują, że ciało w wewnętrznym pierścieniu ma rozmiar typowej planetoidy i średnicę kilku kilometrów, podczas gdy ciało zewnętrzne może być wielkości Plutona, a nawet naszego Księżyca.

Wszystkie znane dyski szczątków krążące wokół białych karłów zostały zidentyfikowane na podstawie tej samej sygnatury obserwacyjnej, tego samego obrazu, który zawsze wskazuje na obecność pojedynczego, płaskiego, wirującego dysku złożonego z resztek planet.

Jednak nowe obserwacje, wykonane instrumentem X-Shooter na teleskopie VLT należącym do ESO  na chilijskiej pustyni Atakama, pokazują, że układ J1328-1450 całkowicie przełamuje ten schemat, ujawniając unikatowy odcisk palca podwójnego dysku .

Obserwacje ujawniają również obecność w dysku pierwiastków takich jak wapń, tlen, magnez i żelazo, co wskazuje na skład podobny do składu skalistego materiału planetarnego występującego w naszym Układzie Słonecznym.

Co więcej, dane wskazują, że oba pierścienie w dysku mają w rzeczywistości dość odmienny skład. Pierścień wewnętrzny jest bogaty w gaz magnezowy, a zewnętrzny w dużej mierze go pozbawiony.

Sugeruje to, że planetozymale zasilające pierścienie pochodzą z dwóch planet o różnym składzie. Alternatywnym wyjaśnieniem jest to, że są one wynikiem różnych części ciała niebieskiego, takich jak skorupa i jądro planety.

Nasz Układ Słoneczny może spotkać podobny koniec, ponieważ w odległej przyszłości nasze Słońce stanie się białym karłem w procesie, który może zniszczyć Ziemię.

Główna ilustracja: Dysk szczątków wokół białego karła J1328−1450. Fot. ESO