Kad zvaigznes, piemēram, mūsu Saule, izsūc savu ūdeņraža degvielu, tās nonāk tā dēvētajā to sarkano milzu zaru (RGB) fāzē. To raksturo tas, ka zvaigzne vairākas reizes izplešas, salīdzinot ar sākotnējo izmēru, pēc kuras tās norauj ārējos slāņus un kļūst par kompaktiem baltiem punduriem. Nākamo dažu miljardu gadu laikā tiek uzskatīts, ka šīs zvaigznes lēnām patērēs visus objektus un putekļu gredzeni, kas joprojām ir pietiekami tuvu, lai tos varētu ietekmēt to smagums.
Tomēr pilsoņu zinātniece, vārdā Melina Thévenot, nesen veica pārsteidzošu atklājumu, novērojot balto punduru sistēmu. Balstoties uz plaša lauka infrasarkano staru pētījuma (WISE) misijas datiem, šī zvaigzne ir bijusi baltais punduris miljardiem gadu, bet tai apkārt joprojām ir vairāki putekļu gredzeni. Pazīstams kā LSPM J0207 + 3331 (vai J0207), šis atklājums varētu piespiest pētniekus pārskatīt planētu sistēmu modeļus.
Atklājums tika veikts, izmantojot Backyard Worlds: Planet 9, projektu, kuru vadīja Marcs Kuchners (NASA Goddard kosmosa lidojumu centra astrofiziķis) un kurš paļaujas uz brīvprātīgajiem, lai kārtotu WISE datus jauniem atklājumiem. Astronomiem, kas atrodas apmēram 145 gaismas gadu attālumā Capricornus zvaigznājā, ir aizdomas, ka J0207 varētu būt pirmais zināmais baltā pundura ar vairākiem putekļu gredzeniem piemērs un vecākais.
Atklājums bija arī nesena pētījuma, kas publicēts Astrofizikas žurnāls (“3 Gyr baltais punduris ar siltām putekļiem, kas atklāti caur Backyard Worlds: Planet 9 Citizen Science Project”). Kā nesenā NASA paziņojumā presei atklāja Džons Debess, Baltimoras Kosmiskā teleskopa zinātnes institūta astronoms un vadošais autors uz papīra
“Šis baltais punduris ir tik vecs, ka neatkarīgi no procesa, kurā materiālu ievada tā gredzenos, jādarbojas miljardiem gadu ilgā laika posmā. Lielākā daļa modeļu, ko zinātnieki ir izveidojuši, lai izskaidrotu gredzenus ap baltajiem punduriem, darbojas tikai labi līdz aptuveni 100 miljoniem gadu, tāpēc šī zvaigzne patiešām izaicina mūsu pieņēmumus par to, kā attīstās planētu sistēmas. ”
Zvaigzne tika atklāta ar NASA plaša lauka infrasarkano staru pētījuma (WISE) misijas palīdzību, kas uztvēra spēcīgu infrasarkano signālu, kas liecina par putekļu klātbūtni. Balstoties uz ātrumu, kādā baltas pundurzvaigznes laika gaitā atdziest, Debes komanda aprēķināja no tās virsmas temperatūras - nedaudz vairāk par 5800° C (10 500° F) - ka J0207 ir baltā pundura fāzē apmēram 3 miljardus gadu.
Šie jaunie atklājumi ir pretrunā ar to, ko astronomi kādu laiku ir aizdomājušies par zvaigžņu sistēmu attīstību. Agrāk astronomi ir novērojuši, kā planētas un asteroīdi, kas izdzīvo zvaigznes RGB fāzi, attālināsies pēc tam, kad tā nonāk baltā pundura fāzē. Tas ir saistīts ar to, ka zvaigzne ir zaudējusi lielu daļu savas masas, un tāpēc tās gravitācijas ietekme uz apkārtējiem objektiem.
Astronomi paredz, ka tas notiks ar mūsu Saules sistēmu aptuveni piecu miljardu gadu laikā. Pēc paplašināšanās, lai iekļautu Venēru, Merkuru un Zemi, mūsu Saule zaudēs ārējos slāņus un kļūs par baltu punduri. Šajā brīdī atlikušās planētas un objekti (kas, iespējams, ietvers galveno asteroīdu jostu, gāzes giganti un Kuipera josta) dreifēs uz āru.
Tomēr 1 līdz 4% gadījumu baltie punduri ir parādījuši infrasarkano starojumu, kas norāda, ka tos ieskauj putekļu diski vai gredzeni. Zinātnieki teorē, ka tas var būt saistīts ar asteroīdu un komētu izmešanu no jostām, izmantojot gravitācijas mijiedarbību ar pārvietotām planētām, un nosūtītas zvaigznes virzienā. Kad šie ķermeņi tuvojas baltajam pundurim, tos sagrauj plūdmaiņas traucējumi, ko izraisa zvaigznes spēcīgais gravitācijas spēks.
Iegūtie gruži veidos putekļainu gredzenu, kas lēnām iekrīt uz iekšu un tiek uzkrāts uz zvaigznes virsmas. Tomēr visos iepriekšējos gadījumos putekļu diski un gredzeni ir novēroti tikai ap baltajiem punduriem, kas bija apmēram vienu miljardu gadu veci. Tas šķita saskaņā ar priekšstatu, ka vecāki baltie punduri bija efektīvi iztērējuši asteroīdu daudzumu un no tiem izrietošajiem putekļu gredzeniem.
Šis jaunākais atklājums padara J0207 par vecāko un aukstāko balto punduri ar putekļiem, kas jebkad novēroti. Kad viņa pirmo reizi pamanīja J0207 infrasarkanos signālus, Melina Tevenota uzskatīja, ka tie ir slikti dati. Tajā laikā viņa meklēja, izmantojot Eiropas Kosmosa aģentūru Gaia misiju arhīvi brūnajiem punduriem, kuri tik tikko ir nosakāmi ārpus viņu infrasarkanās starojuma.
Apspriedusies ar WISE infrasarkano staru datiem, viņa saprata, ka tas ir pārāk gaišs un tāls, lai būtu brūns punduris. Thévenot nodeva šos atradumus Backyard Worlds: Planet 9 komandai, kas pēc tam ieguva papildu novērojumus no W. M. Keck observatorijas Havaju salās. Kā Thévenot paskaidroja:
“Tas ir patiešām motivējošs meklēšanas aspekts. Pētnieki pārvietos savus teleskopus, lai apskatītu jūsu atklātās pasaules. Tomēr tas, kas man īpaši patīk, ir mijiedarbība ar lielisko pētījumu komandu. Visi ir ļoti laipni, un viņi vienmēr cenšas pēc iespējas labāk izmantot mūsu atklājumus. ”
Turklāt Debesam un viņa kolēģiem ir aizdomas, ka J0207 var būt pat gredzenu sistēma. Viņi savā pētījumā norāda, ka tas sastāvētu no diviem atšķirīgiem komponentiem: plāna ārējā gredzena, kur baltā pundura gravitācija sašķeļ asteroīdus, un plašāka gredzena tuvāk zvaigznei. Šie jaunie novērojumi, iespējams, piespiedīs astronomus pārskatīt savus modeļus, kā attīstās planētu sistēmas.
"Mēs uzbūvējām piemājas pasaules: Planētu 9 galvenokārt, lai meklētu brūnos pundurus un jaunas planētas Saules sistēmā," sacīja Kuchners. “Bet darbs ar pilsoņu zinātniekiem vienmēr sagādā pārsteigumus. Viņi ir greizsirdīgi - projekts tikko svinēja otro dzimšanas dienu, un viņi jau ir atklājuši vairāk nekā 1000 iespējamo brūno punduru. Tagad, kad esam atsāknējuši vietni ar dubultu WISE datu daudzumu, mēs ceram uz vēl aizraujošākiem atklājumiem. ”
Papildus tam, ka bija jāpiespiež pārdomāt, kā laika gaitā attīstās planētu sistēma, šis pētījums varētu sniegt norādes par mūsu pašu Saules sistēmas nākotni. Tiklīdz mūsu saule kļūs par balto punduri, visticamāk, nākamos dažus miljardus gadu pavadīs, patērējot asteroīdus un KBO, kurus izdzīvojušie gāzes giganti izmet no jostas. Saskaņā ar šo jaunāko pētījumu tai varētu būt arī putekļu gredzens apmēram vairākus miljardus gadu vēlāk.
Un, lai gan šis atklājums bija astronomu svētīgs, tas arī parāda, kas ir iespējams, pateicoties zinātnisko organizāciju un pilsoņu zinātnieku sadarbībai. Eksoplanētu pētījumu un progresīvas astronomijas laikmetā milzīgais datu apjoms padara šādu sadarbību ne tikai vajadzīgu, bet arī ļoti ienesīgu.
