I en första upptäcker astronomer en stjärna som sväljer en planet

I en första upptäcker astronomer en stjärna som sväljer en planet

Tidsstämpel: 4 maj 2023 11:48
Källnod: 2634892
04 maj 2023 (Nanowerk Nyheter) När en stjärna får slut på bränsle, kommer den att bölja ut till en miljon gånger sin ursprungliga storlek och uppsluka all materia - och planeter - i dess kölvatten. Forskare har observerat antydningar av stjärnor strax före, och kort efter, handlingen att konsumera hela planeter, men de har aldrig fångat en på bar gärning förrän nu. I en studie som visas i Natur ("En infraröd transient från en stjärna som uppslukar en planet"), rapporterar forskare vid MIT, Harvard University, Caltech och på andra ställen att de har observerat en stjärna som sväljer en planet för första gången. en stjärna som håller på att uppsluka sin planet För första gången har astronomer fångat en stjärna på väg att uppsluka sin planet, ett möte som kommer att utspela sig i vårt eget solsystem om 5 miljarder år. Denna återgivning visar gasjätten som möter sin undergång när den spiralerade in i sin moderstjärna. Till slut störtade planeten in i stjärnans kärna, vilket fick stjärnan att expandera och ljusna. Den åldrande stjärnan som avbildas här, kallad ZTF SLRN-2020, är ​​ungefär 10 miljarder år gammal. ZTF SLRN-2020 ligger 15,000 12,000 ljusår bort i stjärnbilden Aquila. (Bild: K. Miller/R. Hurt (Caltech/IPAC)) Planetens undergång verkar ha ägt rum i vår egen galax, cirka 100 10 ljusår bort, nära den örnliknande konstellationen Aquila. Där upptäckte astronomer ett utbrott från en stjärna som blev mer än 5 gånger ljusare på bara 10,000 dagar, innan den snabbt försvann. Märkligt nog följdes denna glödheta blixt av en kallare, mer långvarig signal. Denna kombination, drog forskarna slutsatsen, kunde bara ha producerats av en händelse: en stjärna som uppslukar en närliggande planet. "Vi såg slutskedet av sväljandet", säger huvudförfattaren Kishalay De, postdoc vid MIT:s Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. Hur är det med planeten som gick under? Forskarna uppskattar att det sannolikt var en varm värld i Jupiterstorlek som spiralerade nära, sedan drogs in i den döende stjärnans atmosfär och slutligen in i dess kärna. Ett liknande öde kommer att drabba jorden, dock inte på ytterligare XNUMX miljarder år, när solen förväntas brinna ut och bränna upp solsystemets inre planeter. "Vi ser jordens framtid", säger De. "Om någon annan civilisation observerade oss på XNUMX XNUMX ljusårs avstånd medan solen uppslukade jorden, skulle de se solen plötsligt lysa upp när den stöter ut lite material och sedan bilda damm runt det, innan den satte sig tillbaka till vad den var." Studiens MIT-medförfattare inkluderar Deepto Chakrabarty, Anna-Christina Eilers, Erin Kara, Robert Simcoe, Richard Teague och Andrew Vanderburg, tillsammans med kollegor från Caltech, Harvard och Smithsonian Center for Astrophysics och flera andra institutioner.

[Inbäddat innehåll]

Teamet upptäckte utbrottet i maj 2020. Men det tog ytterligare ett år för astronomerna att få ihop en förklaring till vad utbrottet kunde vara. Den första signalen dök upp i en sökning av data som tagits av Zwicky Transient Facility (ZTF), som körs vid Caltechs Palomar Observatory i Kalifornien. ZTF är en undersökning som söker igenom himlen efter stjärnor som snabbt förändras i ljusstyrka, vars mönster kan vara signaturer av supernovor, gammastrålningskurar och andra stjärnfenomen. De letade igenom ZTF-data efter tecken på utbrott i stjärnbinärer - system där två stjärnor kretsar om varandra, varvid den ena drar massa från den andra då och då och blir ljusare kort som ett resultat. "En natt märkte jag en stjärna som ljusnade med en faktor 100 under loppet av en vecka, från ingenstans," minns De. "Det liknade inte något fantastiskt utbrott jag hade sett i mitt liv." I hopp om att spika källan med mer data, tittade De på observationer av samma stjärna som tagits av Keck Observatory på Hawaii. Keck-teleskopen tar spektroskopiska mätningar av stjärnljus, som forskare kan använda för att urskilja en stjärnas kemiska sammansättning. Men vad De fann förvirrade honom ytterligare. Medan de flesta binärer avger stjärnmaterial som väte och helium när den ena stjärnan eroderar den andra, gav den nya källan varken ifrån sig. Istället var det De såg tecken på "märkliga molekyler" som bara kan existera vid mycket kalla temperaturer. "Dessa molekyler ses bara i stjärnor som är väldigt kalla," säger De. "Och när en stjärna ljusnar blir den vanligtvis varmare. Så låga temperaturer och lysande stjärnor går inte ihop."

”En lycklig slump”

Det var då klart att signalen inte var av en stjärnbinär. De bestämde sig för att vänta på att fler svar skulle dyka upp. Ungefär ett år efter hans första upptäckt analyserade han och hans kollegor observationer av samma stjärna, denna gång tagna med en infraröd kamera vid Palomar-observatoriet. Inom det infraröda bandet kan astronomer se signaler av kallare material, i motsats till de glödheta, optiska emissionerna som uppstår från binärer och andra extrema stjärnhändelser. "Denna infraröda data fick mig att ramla av stolen", säger De. "Källan var vansinnigt ljus i det nära-infraröda." Det verkade som om stjärnan, efter sin första heta blixt, fortsatte att kasta ut kallare energi under nästa år. Det kyliga materialet var sannolikt gas från stjärnan som sköt ut i rymden och kondenserade till damm, tillräckligt kallt för att upptäckas vid infraröda våglängder. Dessa data antydde att stjärnan kunde smälta samman med en annan stjärna snarare än att bli ljusare som ett resultat av en supernovaexplosion. Men när teamet ytterligare analyserade data och parade ihop dem med mätningar som tagits av NASA:s infraröda rymdteleskop, NEOWISE, kom de till en mycket mer spännande insikt. Från de sammanställda uppgifterna uppskattade de den totala mängden energi som frigjorts av stjärnan sedan dess första utbrott, och fann att den var förvånansvärt liten - ungefär 1/1,000 1,000 storleken på någon stjärnsammanslagning som observerats i det förflutna. "Det betyder att allt som slås samman med stjärnan måste vara 1 1,000 gånger mindre än någon annan stjärna vi har sett," säger De. "Och det är en lycklig slump att Jupiters massa är ungefär XNUMX/XNUMX XNUMX av solens massa. Det var då vi insåg: Det här var en planet som kraschade in i sin stjärna.” Med bitarna på plats kunde forskarna äntligen förklara det första utbrottet. Den ljusa, heta blixten var sannolikt de sista ögonblicken då en planet i storleken Jupiter drogs in i en döende stjärnas ballongatmosfär. När planeten föll in i stjärnans kärna sprängdes stjärnans yttre skikt bort och lade sig ut som kallt damm under nästa år. "I årtionden har vi kunnat se före och efter," säger De. "Förr, när planeterna fortfarande kretsar väldigt nära sin stjärna, och efter, när en planet redan har uppslukats och stjärnan är jätte. Vad vi saknade var att fånga stjärnan på bar gärning, där du har en planet som genomgår detta öde i realtid. Det är det som gör den här upptäckten riktigt spännande.”

Tidsstämpel:

Mer från Nanoverk