Een artistieke impressie van een stofschijf rond de witte dwerg GD 362. Image credit: Gemini Klik om te vergroten
Astronomen hebben een glimp opgevangen van stoffig puin rond een in wezen dode ster waar zwaartekracht en straling allang geen stof meer hadden moeten verwijderen? een ontdekking die inzicht kan geven in de uiteindelijke ondergang van ons eigen zonnestelsel over een paar miljard jaar.
De resultaten zijn gebaseerd op mid-infraroodwaarnemingen die zijn gedaan met de Gemini Frederick C. Gillett-telescoop van 8 meter (Gemini North) op de Mauna Kea in Hawaï. De Gemini-waarnemingen onthullen een verrassend grote hoeveelheid stof in een baan rond een oude stellaire sintel genaamd GD 362.
"Dit is niet gemakkelijk uit te leggen", zei Eric Becklin, UCLA-astronoom en hoofdonderzoeker voor de Gemini-waarnemingen. 'Onze beste gok is dat er iets vergelijkbaars met een asteroïde of mogelijk zelfs een planeet rond deze lang dode ster wordt vermalen en verpulverd om de ster met stof te voeden. De parallel met de uiteindelijke ondergang van ons eigen zonnestelsel is huiveringwekkend. "
"We hebben nu een venster op de toekomst van ons eigen planetaire systeem", zegt Benjamin Zuckerman, UCLA-hoogleraar natuurkunde en astronomie, lid van NASA's Astrobiology Institute, en co-auteur van het Gemini-paper. "Voor het eerst zien we misschien hoe planetaire systemen zoals die van ons zich over miljarden jaren kunnen gedragen."
"De reden waarom dit zo interessant is, is dat deze specifieke witte dwerg verreweg de meeste metalen in zijn atmosfeer heeft van alle bekende witte dwergen," voegde Zuckerman eraan toe. 'Deze witte dwerg is net zo rijk aan calcium, magnesium en ijzer als onze eigen zon, en je zou geen van deze zwaardere elementen verwachten. Dit is een complete verrassing. Hoewel we een aanzienlijke vooruitgang hebben geboekt, blijven er belangrijke mysteries bestaan. '
Het onderzoeksteam bestaat uit wetenschappers van UCLA, Carnegie Institution en Gemini Observatory. De resultaten zijn gepland voor publicatie in een aankomend nummer van het Astrophysical Journal. De resultaten zullen gelijktijdig worden gepubliceerd met aanvullende nabij-infraroodwaarnemingen die zijn gedaan door een team van de Universiteit van Texas onder leiding van Mukremin Kilic in de NASA Infrared Telescope Facility, ook op Mauna Kea.
"We hebben zonder enige twijfel bevestigd dat stof nooit slaapt!" grapt Gemse Observatory's Inseok Song, een co-auteur van de paper. 'Dit stof mag slechts honderden jaren bestaan voordat het door de zwaartekracht in de ster wordt geveegd en door hoge temperaturen in de atmosfeer van de ster wordt verdampt. Iets houdt deze ster goed gevuld met stof zodat we hem zo lang na de dood van de ster kunnen detecteren. "
"Er zijn maar weinig scenario's die zoveel stof rond een oude ster als deze kunnen verklaren", zegt UCLA-hoogleraar natuurkunde en astronomie Michael Jura, die de leiding heeft genomen bij het modelleren van de stofomgeving rond de ster. "We schatten dat GD 362 nu al vijf miljard jaar aan het afkoelen is sinds het begin van de doodsstrijd van de ster en in die tijd zou al het stof volledig moeten zijn verwijderd."
Jura vergelijkt de schijf met de bekende ringen van Saturnus en denkt dat het stof rond GD 362 het gevolg zou kunnen zijn van de relatief recente vernietiging door zwaartekracht van een groot 'ouderlichaam' dat te dicht bij de dode ster kwam.
GD 362 is een witte dwergster. Het vertegenwoordigt de eindtoestand van de stellaire evolutie voor sterren zoals de zon en zwaardere sterren zoals de voorvader van deze, die een oorspronkelijke massa had van ongeveer zeven keer de zon. Na miljoenen jaren nucleaire reacties te hebben ondergaan, had de kern van GD 362 geen brandstof meer en kon deze niet langer genoeg warmte produceren om de innerlijke zwaartekracht tegen te gaan. Na een korte periode van instabiliteit en massaverlies stortte de ster in tot een witgloeiend lijk. De overblijfselen koelen langzaam af gedurende vele miljarden jaren terwijl de stervende sintel zijn langzame reis naar de vergetelheid maakt.
Op basis van de afkoelsnelheid schatten astronomen dat er tussen de twee miljard en vijf miljard jaar zijn verstreken sinds de dood van GD 362.
"Dit lange tijdsbestek zou verklaren waarom er geen teken is van een omhulsel van gloeiend gas dat bekend staat als een planetaire nevel als gevolg van het verdrijven van materiaal terwijl de ster stierf", aldus teamlid en Gemini-astronoom Jay Farihi.
Tijdens zijn thermonucleaire achteruitgang ging GD 362 door een uitgebreide periode van massaverlies, gaande van een massa van ongeveer zeven keer die van de zon tot een kleinere schaduw van één zonmassa van zijn vroegere zelf.
Hoewel ongeveer een kwart van alle witte dwergen elementen bevat die hoger zijn dan waterstof in hun atmosfeer, is het bekend dat slechts één andere witte dwerg stof bevat. De andere stoffige witte dwerg, aangeduid als G29-38, heeft ongeveer 100 keer minder stofdichtheid dan GD 362.
De Gemini-waarnemingen zijn gedaan met de MICHELLE mid-infraroodspectrograaf op de Gemini North-telescoop op Mauna Kea, Hawaii.
'Deze gegevens zijn fenomenaal', zegt Alycia Weinberger van de Carnegie Institution. 'Deze ster observeren was een sensatie! We konden de overblijfselen van een planetair systeem rond deze ster alleen vinden vanwege de enorme gevoeligheid van Gemini in het midden-infrarood. Meestal heb je daarvoor een ruimtevaartuig nodig. '
De Gemini mid-infrarood observaties waren uniek in hun vermogen om de eigenschappen te bevestigen van het stof dat verantwoordelijk is voor het "infrarood overschot" rond GD 362. De complementaire nabij-infrarood observaties en papier van de infraroodtelescoopfaciliteit door het team van de Universiteit van Texas zorgden voor belangrijke beperkingen op de omgeving rond de ster.
Astronoom en co-auteur van de Universiteit van Texas, Ted von Hippel, beschrijft hoe de waarnemingen met de infraroodtelescoop (IRTF) de Gemini-resultaten aanvullen: “Het IRTF-spectrum sluit de mogelijkheid uit dat deze ster een bruine dwerg zou kunnen zijn als bron van het 'infraroodoverschot '', Zei von Hippel. "De combinatie van de twee datasets biedt een overtuigende zaak voor een stofschijf rond GD 362."
Oorspronkelijke bron: UCLA News Release
