När en stjärna som vår sol når slutet av sitt liv kan den få i sig de omgivande planeterna och asteroiderna som föddes med den. Nu, med hjälp av European Southern Observatory's Very Large Telescope (ESO:s VLT) i Chile, har forskare för första gången hittat en unik signatur av denna process – ett ärr som är präglat på ytan av en vit dvärgstjärna. Resultaten publiceras i The Astrophysical Journal Letters .
"Det är välkänt att vissa vita dvärgar – som långsamt svalnar glöd av stjärnor som vår sol – kannibaliserar delar av sina planetsystem. Nu har vi upptäckt att stjärnans magnetfält spelar en nyckelroll i denna process, vilket resulterar i ett ärr på planetsystemet. vit dvärgs yta", säger Stefano Bagnulo, en astronom vid Armagh Observatory and Planetarium i Nordirland, Storbritannien, och huvudförfattare till studien.
Det ärr som teamet observerade är en koncentration av metaller präglade på ytan av den vita dvärgen WD 0816-310, en jordliknande rest av en stjärna som liknar, men något större än, vår sol.
"Vi har visat att dessa metaller härstammar från ett planetariskt fragment som är lika stort som eller möjligen större än Vesta, som är cirka 500 kilometer i diameter och den näst största asteroiden i solsystemet", säger Jay Farihi, professor vid University College London. Storbritannien och medförfattare till studien.
Observationerna gav också ledtrådar till hur stjärnan fick sitt metallärr. Teamet märkte att styrkan på metalldetekteringen förändrades när stjärnan roterade, vilket tyder på att metallerna är koncentrerade till ett specifikt område på den vita dvärgens yta, snarare än att de sprids jämnt över den.
De fann också att dessa förändringar var synkroniserade med förändringar i den vita dvärgens magnetfält, vilket indikerar att detta metallärr ligger på en av dess magnetiska poler. Tillsammans indikerar dessa ledtrådar att magnetfältet slängde metaller på stjärnan och skapade ärret. Tidigare har astronomer observerat många vita dvärgar förorenade av metaller som var utspridda över stjärnans yta. Dessa är kända för att härröra från störda planeter eller asteroider som vänder sig för nära stjärnan och följer stjärnbetande banor som liknar de för kometer i vårt solsystem.
Men för WD 0816-310 är teamet övertygade om att förångat material joniserades och styrdes till de magnetiska polerna av den vita dvärgens magnetfält. Processen delar likheter med hur norrsken bildas på jorden och på Jupiter.
"Overraskande nog var materialet inte jämnt blandat över stjärnans yta, vilket förutspåtts av teorin. Istället är detta ärr en koncentrerad fläck av planetmaterial, som hålls på plats av samma magnetfält som har styrt de infallande fragmenten", säger medförfattare John Landstreet, professor vid Western University, Kanada, som också är knuten till Armagh Observatory and Planetarium. "Inget sådant här har setts tidigare."
För att komma fram till dessa slutsatser använde teamet ett "schweizisk armékniv"-instrument på VLT kallat FORS2, vilket gjorde det möjligt för dem att upptäcka metallärret och koppla det till stjärnans magnetfält.
"ESO har den unika kombinationen av kapacitet som behövs för att observera svaga föremål som vita dvärgar och känsligt mäta stjärnmagnetiska fält", säger Bagnulo. I sin studie förlitade sig teamet också på arkivdata från VLT:s X-shooter-instrument för att bekräfta sina upptäckter.
Genom att utnyttja kraften i observationer som dessa kan astronomer avslöja bulksammansättningen av exoplaneter, planeter som kretsar runt andra stjärnor utanför solsystemet. Denna unika studie visar också hur planetsystem kan förbli dynamiskt aktiva, även efter "döden."
Mer information: Upptäckten av magnetiskt styrd metallansamling på en förorenad vit dvärg, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad2619
Journalinformation: Astrophysical Journal Letters
Tillhandahålls av ESO
