Denna konstnärs koncept visar en massiv, kometliknande föremål som faller mot en vit dvärg. Nya fynd av rymdteleskopet Hubble är bevis för ett bälte av kometliknande kroppar som kretsar kring den vita dvärgen, liknar vårt solsystems Kuiperbält. Fynden tyder också på närvaron av en eller flera osynliga överlevande planeter runt den vita dvärgen, vilket kan ha stört bältet att slunga isiga föremål in i den utbrända stjärnan. Kredit:NASA, ESA, och Z. Levy (STScI)
Många forskare tror att jorden var torr när den först bildades, och att byggstenarna för livet på vår planet – kol, kväve och vatten — dök upp först senare som ett resultat av kollisioner med andra objekt i vårt solsystem som hade dessa grundämnen.
I dag, ett UCLA-ledda forskarlag rapporterar att de har upptäckt existensen av en vit dvärgstjärna vars atmosfär är rik på kol och kväve, såväl som i syre och väte, vattnets komponenter. Den vita dvärgen är cirka 200 ljusår från jorden och ligger i stjärnbilden Boötes.
Benjamin Zuckerman, en medförfattare till forskningen och en UCLA-professor i astronomi, sade studien presenterar bevis på att planetsystemet som är associerat med den vita dvärgen innehåller material som är de grundläggande byggstenarna för livet. Och även om studien fokuserade på just denna stjärna – känd som WD 1425+540 – tyder det faktum att dess planetsystem delar egenskaper med vårt solsystem starkt på att andra planetsystem också skulle göra det.
"Fynden indikerar att några av livets viktiga förutsättningar är vanliga i universum, " sa Zuckerman.
Forskarna rapporterar att en mindre planet i planetsystemet kretsade runt den vita dvärgen, och dess bana ändrades på något sätt, kanske genom gravitationskraften hos en planet i samma system. Den förändringen fick den mindre planeten att resa mycket nära den vita dvärgen, där stjärnans starka gravitationsfält slet isär den mindre planeten till gas och damm. Dessa rester gick i omloppsbana runt den vita dvärgen - ungefär som ringarna runt Saturnus, Zuckerman sa – innan han så småningom spiralerade upp på själva stjärnan, med sig byggstenarna för livet.
Forskarna tror att dessa händelser inträffade relativt nyligen, kanske under de senaste 100, 000 år eller så, sa Edward Young, en annan medförfattare till studien och en UCLA-professor i geokemi och kosmokemi. De uppskattar att ungefär 30 procent av den mindre planetens massa var vatten och annan is, och cirka 70 procent var stenigt material.
Forskningen tyder på att den mindre planeten är den första av vad som sannolikt är många sådana analoger till objekt i vårt solsystems Kuiperbälte. Kuiperbältet är ett enormt kluster av små kroppar som kometer och mindre planeter som ligger i de yttre delarna av vårt solsystem, bortom Neptunus. Astronomer har länge undrat om andra planetsystem har kroppar med egenskaper som liknar dem i Kuiperbältet, och den nya studien verkar för första gången bekräfta att en sådan kropp existerar.
Vita dvärgstjärnor är täta, utbrända rester av normala stjärnor. Deras starka gravitationskraft orsakar element som kol, syre och kväve att sjunka ut ur deras atmosfärer och in i deras inre, där de inte kan upptäckas med teleskop.
Forskningen, publiceras i Astrofysiska tidskriftsbrev , beskriver hur WD 1425+540 kom att få kol, kväve, syre och väte. Detta är första gången en vit dvärg med kväve har upptäckts, och ett av endast ett fåtal kända exempel på vita dvärgar som har drabbats av en stenig kropp som var rik på vattenis.
"Om det finns vatten i Kuiperbältesliknande föremål runt andra stjärnor, som det nu ser ut att vara, sedan när steniga planeter bildas behöver de inte innehålla livets ingredienser, sa Siyi Xu, studiens huvudförfattare, en postdoktor vid European Southern Observatory i Tyskland som tog sin doktorsexamen vid UCLA.
"Nu ser vi i ett planetsystem utanför vårt solsystem att det finns mindre planeter där vatten, kväve och kol finns i överflöd, som i vårt solsystems Kuiperbälte, " sa Xu. "Om jorden fick sitt vatten, kväve och kol från inverkan av sådana föremål, då kunde steniga planeter i andra planetsystem också få sitt vatten, kväve och kol på detta sätt."
En stenig planet som bildas relativt nära sin stjärna skulle sannolikt vara torr, sa Young.
"Vi skulle vilja veta om det i andra planetsystem existerar Kuiperbälten med stora mängder vatten som kan tillsättas annars torra planeter, " sade han. "Vår forskning tyder på att detta är troligt."
Enligt Zuckerman, studien avgör inte frågan om huruvida liv i universum är vanligt.
"Först behöver du en jordliknande värld i dess storlek, massa och på rätt avstånd från en stjärna som vår sol, " han sa, och tillägger att astronomer fortfarande inte har hittat en planet som matchar dessa kriterier.
Forskarna observerade WD 1425+540 med Keck-teleskopet 2008 och 2014, och med Hubble Space Telescope 2014. De analyserade den kemiska sammansättningen av dess atmosfär med hjälp av ett instrument som kallas en spektrometer, som bryter ljus i våglängder. Spektrometrar kan ställas in på de våglängder vid vilka forskarna vet att ett givet element sänder ut och absorberar ljus; forskare kan sedan bestämma elementets närvaro genom att avge eller absorbera ljus med vissa karakteristiska våglängder. I den nya studien, forskarna såg elementen i den vita dvärgens atmosfär eftersom de absorberade en del av bakgrundsljuset från den vita dvärgen.
