Diagrammet illustrerar den långsamma förstörelsen av G238-44:s planetsystem, med den lilla vita dvärgen i mitten, omgiven av en svag ansamlingsskiva som består av bitar av krossade kroppar som faller på den döda stjärnan. Kvarvarande asteroider bildar en tunn ström av material som omger stjärnan. Större gasjätteplaneter kan fortfarande finnas i systemet, och mycket längre bort finns ett bälte av isiga kroppar som kometer. Kredit:NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
En närliggande stjärnas våldsamma dödsfall störde så grundligt dess planetsystem att den efterlämnade döda stjärnan – känd som en vit dvärg – suger in skräp från både systemets inre och yttre delar, rapporterar UCLA-astronomer och kollegor idag.
Detta är det första fallet av kosmisk kannibalism där astronomer har observerat en vit dvärg som konsumerar både stenigt metalliskt material, troligtvis från en närliggande asteroid, och isigt material, som antas vara från en kropp som liknar de som finns i Kuiperbältet vid kanten av vårt eget solsystem.
"Vi har aldrig sett båda dessa typer av föremål samlas på en vit dvärg samtidigt", sa ledande forskare Ted Johnson, en fysik- och astronomimajor vid UCLA som tog examen förra veckan. "Genom att studera dessa vita dvärgar hoppas vi få en bättre förståelse för planetsystem som fortfarande är intakta."
Resultaten är baserade på en analys av material som fångats av atmosfären i G238-44, en vit dvärg cirka 86 ljusår från jorden, med hjälp av arkivdata från rymdteleskopet Hubble och ytterligare NASA-satelliter och observatorier. En vit dvärg är den utbrända kärnan som finns kvar efter att en stjärna som vår sol fällt sina yttre lager och slutar förbränna bränsle genom kärnfusion.
Lika överraskande som den vita dvärgens omfattande diet är, fynden är också spännande eftersom astronomer tror att iskalla föremål kraschade in i och bevattnade torra, steniga planeter i vårt solsystem – inklusive jorden. För miljarder år sedan tros kometer och asteroider ha levererat vatten till vår planet, vilket skapade förutsättningarna för liv. Sammansättningen av det material som upptäckts regna på G238-44 antyder att isiga reservoarer kan vara vanliga bland planetsystem, säger forskningsmedförfattaren Benjamin Zuckerman, professor i fysik och astronomi vid UCLA.
"Livet som vi känner det kräver en stenig planet täckt med en mängd olika flyktiga element som kol, kväve och syre," sa Zuckerman. "De överflöd av grundämnen vi ser på denna vita dvärg verkar ha kommit från både en stenig föräldrakropp och en flyktig föräldrakropp - det första exemplet vi har hittat bland studier av hundratals vita dvärgar."
Kaos och förstörelse:Från levande stjärna till röd jätte till vit dvärg
Teorier om planetsystemets evolution beskriver en stjärnas undergång som en turbulent, kaotisk händelse, en som börjar när den först exploderar exponentiellt in i vad som kallas en röd jätte och sedan snabbt förlorar sina yttre lager och kollapsar till en vit dvärg - en supertät stjärna ungefär lika stor som jorden, med en massa av vår sol. Processen stör dramatiskt de återstående planeternas banor, och mindre föremål – asteroider, kometer, månar – som vågar sig för nära dem kan spridas som flipperkulor och skickas i riktning mot den vita dvärgen.
Denna studie bekräftar kaosets verkliga omfattning, och visar att inom 100 miljoner år efter början av dess vita dvärgfas kan stjärnan samtidigt fånga och konsumera material från sitt närliggande asteroidbälte och dess avlägsna Kuiperbält-liknande regioner .
Även om astronomer har katalogiserat mer än 5 000 planeter utanför vårt solsystem, är den enda planet vars inre sammansättning vi har någon direkt kunskap om jorden. Eftersom materialen som ansamlas på G238-44 är representativa för byggstenarna på stora planeter, ger denna vita dvärgkannibalism en unik möjlighet att ta isär planeter och se vad de var gjorda av när de först bildades runt stjärnan, sa UCLA astronomiforskare Beth Klein, en medlem av teamet.
Teamet mätte förekomsten av kväve, syre, magnesium, kisel och järn, bland andra element, i den vita dvärgens atmosfär. Deras upptäckt av järn i mycket hög överflöd är bevis för metalliska kärnor av jordiska planeter, som Jorden, Venus, Mars och Merkurius, sa Johnson. Oväntat höga kväveförekomster fick dem att dra slutsatsen att isiga kroppar också var närvarande.
"Den bästa passformen för våra data var en nästan två-till-en-blandning av kvicksilverliknande material och kometliknande material, som består av is och damm," sa Johnson. "Järnmetall och kväve-is tyder var och en på väldigt olika förhållanden för planetbildning. Det finns inget känt solsystemobjekt med så mycket av båda."
Forskarna säger att det ultimata scenariot för vår egen sol om cirka 5 miljarder år från nu sannolikt kommer att vara ganska likt det som har setts med G238-44. Under solens röda jättefas kan jorden vara helt förångad tillsammans med de inre planeterna, förutspår de.
Banorna för många av asteroiderna i vårt solsystems huvudsakliga asteroidbälte kommer att störas gravitationsmässigt av Jupiter och kommer också att falla på den vita dvärgresten som solen kommer att bli, sa han.
I mer än två år har forskargruppen vid UCLA, tillsammans med kollegor vid UC San Diego och universitetet i Kiel i Tyskland, arbetat med att reda ut mysteriet med G238-44 genom att analysera de element som upptäckts på den vita dvärgstjärnan.
Deras analys inkluderade data från NASA:s pensionerade Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer, Keck Observatorys högupplösta Echelle Spectrometer på Hawaii och Hubble Space Telescopes Cosmic Origins Spectrograph och Space Telescope Imaging Spectrograph. Rymdteleskopet Hubble är ett projekt för internationellt samarbete mellan NASA och Europeiska rymdorganisationen.
Teamets resultat presenterades vid en presskonferens för American Astronomical Society den 15 juni. + Utforska vidare
