Hladné biele trpaslíky

  • Valentín Korinek | 9 Jún 2024
    Stelárna astronómia
Obežné dráhy planetesimál* okolo bieleho trpaslíka. Spočiatku má každá planetesimála kruhovú, prográdnu dráhu. Stred tvorí excentrický disk, ktorý má prográdne (modrá) a retrográdne dráhy (oranžová). ( Steven Burrows/Madigan Group/JILA)
Mŕtve hviezdy, známe ako biele trpaslíky, majú hmotnosť do 1,5 násobku hmotnosti Slnka, no veľkosťou sú podobné Zemi. V našej galaxii sú to bežné hviezdy, pretože 97 % hviezd sa nakoniec stane bielymi trpaslíkmi. Keď hviezdy do približne 8 násobku hmotnosti Slnka dospejú ku koncu svojho života, stane sa z nich červený obor, ktorý sa následne zbaví svojej vonkajšej vrstvy a zostane z neho iba inertné jadro, ktorému hovoríme biely trpaslík. Keď sa nad tým zamyslíme, naša galaxia je viac menej takým obrovským „cintorínom“ hviezd.

Chemické zloženie týchto pozostatkov hviezd je aj napriek ich množstvu pre astronómov už roky veľkou hádankou. Prítomnosť  ťažkých kovov, ako je kremík, horčík a vápnik,  na povrchu mnohých z týchto objektov je mätúcim objavom, ktorý popiera naše predpoklady správania sa hviezd.

Vieme, že ak sú tieto ťažké kovy prítomné na povrchu mŕtvych hviezd, biely trpaslík je dostatočne hustý na to, aby tieto ťažké kovy veľmi rýchlo klesali smerom k jadru. Takže na povrchu bieleho trpaslíka by sme nemali evidovať žiadne ťažké kovy. Samozrejme, v prípade, ak by „nepožieral“ hmotu z blízkeho objektu.

Kým biele trpaslíky môžu pohlcovať rôzne blízke objekty, ako sú kométy alebo asteroidy (známe ako planetesimály), zložitosť tohto procesu ešte nie je doposiaľ vysvetlená. Takéto správanie by však mohlo byť kľúčom k odhaleniu tajomstva kovového zloženia bieleho trpaslíka a následného vysvetlenia dynamiky týchto hviezd.

Vo výsledkoch uvádzaných v novom článku v The Astrophysical Journal Letters, Akiba, spolu s JILA Fellow a University profesorka astrofyzikálnych a planetárnych vied v Colorade Boulder Ann-Marie Madigan a vysokoškolská študentka Selah McIntyre veria, že našli dôvod, prečo tieto hviezdne mŕtvoly požierajú svoje blízke planetesimály. Pomocou počítačových simulácií simulovali bieleho trpaslíka, ktorý počas svojho formovania dostal „kopanec“ (ten bol pozorovaný) spôsobený asymetrickou stratou hmoty, ktorá zmenila jeho pohyb a dynamiku akéhokoľvek okolitého materiálu.

V 80 % testov výskumníci pozorovali, že od udalosti „kopanca“ sa dráhy komét a asteroidov v rozsahu 30 až 240 AU od bieleho trpaslíka (čo zodpovedá vzdialenosti Slnko - Neptún a ďalej) predĺžili a zarovnali. Okrem toho približne 40 % následne pohltených planetesimál pochádzalo z retrográdnych obežných dráh.

Výskumníci tiež rozšírili svoje simulácie, aby preskúmali dynamiku bieleho trpaslíka po 100 miliónoch rokov. Zistili, že blízke planetesimály bieleho trpaslíka majú stále predĺžené obežné dráhy a pohybujú sa ako jedna spojitá jednotka.

Tieto výsledky vysvetľujú, prečo sa ťažké kovy nachádzajú na povrchu bieleho trpaslíka, ako je tento konkrétny zahrnutý v simulácii. Neustále totiž pohlcuje menšie objekty na svojej dráhe.

Simulácie nám pomáhajú pochopiť dynamiku rôznych astrofyzikálnych objektov. V simulácii umiestnime množstvo asteroidov a komét okolo bieleho trpaslíka, ktorý je podstatne väčší a vidíme, ako sa simulácia vyvíja a ktoré z týchto asteroidov a komét biely trpaslík pohlcuje.

Iné štúdie ale naznačujú, že asteroidy a kométy, teda malé telesá, nemusia byť jediným zdrojom kovového znečistenia na povrchu bieleho trpaslíka. Biele trpaslíky môžu teda „požierať“ aj niečo väčšie ako napríklad, planéty.

Nové informácie o formovaní Slnečnej sústavy nám pomáhajú k pochopeniu, ako je to s vývojom pri bielych trpaslíkoch. Je to dôležité, aby sme vedeli vysvetliť vývoj slnečných sústav v priebehu miliónov rokov. Pomáhajú tiež objasniť pôvod a budúci vývoj našej Slnečnej sústavy a odhaľujú viac o chémii, ktorá je s tým spojená.

Prevažná väčšina planét vo vesmíre skončí okolo bieleho trpaslíka. Je možné, že 50 % týchto systémov pohltí ich hviezda, vrátane našej vlastnej slnečnej sústavy. Biele trpaslíky nie sú len oknom do minulosti ale aj do budúcnosti.


* Planetesimály sú malé kamenné alebo ľadové telesá s veľkosťou jednotiek kilometrov o ktorých predpokladáme že boli pri vzniku slnečnej sústavy.
Teória planetesimál sa snaží vysvetliť, ako vznikajú planéty v našej slnečnej sústave a v iných hviezdnych sústavách. Podľa tejto teórie, planéty pochádzajú z oblaku plynu a prachu nazývaného protoplanetárna hmlovina. Teória predpokladá, že protoplanetárna hmlovina je výsledkom kolapsu obrovského molekulárneho oblaku pod vplyvom gravitácie. Keď sa oblak zmršťuje, začne sa točiť rýchlejšie, čo vedie k vytvoreniu akrečného disku okolo mladej hviezdy nazývanej protohviezda.
V rámci tohto akrečného disku, drobné čiastočky prachu a ľadu, známe ako planetesimály, začnú sa zrážať a hromadiť v dôsledku gravitačných síl. Tieto planetesimály sú základom budúcich planét. Ako pokračujú v raste zo zrážok a splynutí, z planetesimál sa stávajú protoplanéty, ktoré vyvíjajú planetárne telesá.

 
 


(zdroj:phys.org)
Ďalšie články z kategórie Stelárna astronómia
Spiaci obor
Marcel Škreka | 10 Máj 2024
Ako sa rodia modrí superobri
Valentín Korinek | 30 Apríl 2024
Extrémne prílivové vlny plazmy v dvojhviezde
Valentín Korinek | 13 September 2023

PORTÁL ASTRONOMICKÝCH INFORMÁCIÍ A ZAUJÍMAVOSTÍ

Pripravujú pracovníci Krajskej hvezdárne a planetária Maximiliána Hella v Žiari nad Hronom - kultúrneho zariadenia Banskobystrického samosprávneho kraja