Oudste planetaire brokstukken ontdekt in onze melkweg – enveloppen van twee witte dwergen bevatten tien miljard jaar oude planetaire overblijfselen
Archeologie: Astronomen hebben het oudste planetaire puin in de Melkweg ontdekt, afkomstig van planetaire systemen van meer dan 10 miljard jaar oud. De overblijfselen van stukken rots en ijs werden gevonden in de schelpen van twee witte dwergen, 90 en 120 lichtjaar van ons verwijderd. Volgens de gegevens moeten hun planetenstelsels eerst de transformatie van sterren in rode reuzen en witte dwergen hebben overleefd, maar daarna uit elkaar zijn gescheurd.
Als onze zon over ongeveer vijf miljard jaar is einde van hun levenscyclus Het kwam aan, wat het einde van de aarde en alle planeten van het binnenste zonnestelsel betekent: het werd verzwolgen door de zon, die uitbreidde tot een rode reus. Na het verwijderen van het omhulsel blijven de gecremeerde overblijfselen van onze ster over witte dwerg Terug – alleen omringd door buitenste planeet ons systeem. Het enige bewijs voor het bestaan van binnenplaneten zijn “onzuiverheden” van zware elementen op het oppervlak van de witte dwerg.
Twee oude witte dwergen aan de horizon
Dergelijke onzuiverheden op een witte dwerg hebben nu het bewijs geleverd van het oudst bekende planetenstelsel in onze Melkweg. Het werd ontdekt door astronomen onder leiding van Abigail Elms van de Universiteit van Warwick tijdens het bestuderen van twee extreem koude witte dwergen in de buurt van ons zonnestelsel. De overblijfselen van de ster WDJ2147-4035 en WDJ1922 + 0233, ontdekt door de Europese satelliet Gaia, bevinden zich op 90 en 120 lichtjaar van ons vandaan.
Om de leeftijd en samenstelling van witte dwergen verder te bepalen, analyseerden Elms en haar team hun lichtspectrum en de handtekeningen van de elementen die het bevat met behulp van verschillende telescopen op de grond. Deze gegevens laten zien dat het overblijfsel van de enigszins roodachtige ster WDJ2147-4035 gevormd is uit een voorloperster van ongeveer 2,5 zonsmassa’s en al 10,7 miljard jaar oud is.
De tweede dwerg, iets meer blauwachtig witte WDJ1922+0233, is waarschijnlijk een stellair overblijfsel van negen miljard jaar oud en gevormd uit een ster die ongeveer zo groot is als de zon. De totale levensduur is echter nog steeds onduidelijk vanwege problemen met de schatting van de menigte.
“Vervuild” door planetair puin
Maar het belangrijkste: in het lichtspectrum van elk van de witte dwergen ontdekten astronomen spectraallijnen van elementen die zwaarder zijn dan helium en waterstof – en dus aanwijzingen voor de “besmetting” van deze stellaire overblijfselen met puin van andere hemellichamen. Elms en haar team ontdekten de elementen natrium, lithium, kalium en koolstof in de oudste dwergen. Dit maakt het de oudst bekende “vervuilende” witte dwerg in de Melkweg.
Maar waar komt vervuiling vandaan? De onderzoekers concludeerden uit spectroscopische analyses dat deze elementen afkomstig moeten zijn van het puin van een planeet of planetenstelsel. Deze heeft misschien de uitdijing van de voorouderster tot een rode reus overleefd, maar werd daarna vernietigd en opgeslokt door de witte dwerg. Zoals uitgelegd door astronomen, is WDJ2147-4035 het oudste bewijs van een planetair systeem in onze melkweg.
De aard van het verslindende planetaire puin is tot nu toe slechts gedeeltelijk opgehelderd. “De roodachtige witte dwerg WDJ2147-4035 blijft een mysterie omdat het materiaal waaruit het bestaat, verschilt van alles wat we in ons zonnestelsel kennen”, zegt Elms. Hier zijn meer onderzoeken nodig.
Materiaal vergelijkbaar met de continentale korst van de aarde
De tweede witte dwerg draagt ook sporen van oud planetair puin in zijn atmosfeer – maar het is veel gemakkelijker te zien. Elms en haar team ontdekten vingerafdrukken van natrium, calcium en kalium in hun spectrum. Uit hun afkomst concludeerden astronomen dat deze witte dwerg materiaal moet hebben aangetrokken en ingeslikt, ruwweg de samenstelling en massa van de continentale korst van de aarde.
“Deze metaalrijke stellaire overblijfselen bevestigen dat er andere planetaire systemen zijn met een samenstelling die vergelijkbaar is met die van de aarde”, zegt Elms. Puin in de korst van deze witte dwerg kan afkomstig zijn van een kleine aardachtige planeet of van verschillende kleine planeten – massa’s groter dan protoplaneten – rapporteren de onderzoekers. Ze vermoeden dat het laatste van dit puin slechts vier tot vijftien miljoen jaar geleden in het overblijfsel van de ster viel.
Een kijkje in het verleden van onze melkweg
Samen zijn de twee witte dwergen de oudste en meest ‘vervuilde’ overblijfselen van een ster – en de vroegste getuigen van vroege planetaire systemen in de Melkweg. “Het is verbazingwekkend om je voor te stellen dat deze systemen 10 miljard jaar geleden bestonden en dat deze planeten stierven voordat de aarde werd gevormd”, zegt Elms. En dus openen deze oude witte dwergen een diep venster naar het verleden van onze melkweg.
En het zijn geen uitzonderingen: astronomen hebben al verontreiniging met zware elementen gedetecteerd in ongeveer een kwart van alle tot nu toe bekende witte dwergen. Dit laat zien hoeveel planeten en planetenstelsels er in onze melkweg waren en nog steeds zijn. (Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society, 2022; doi: 10.1093/mnras/stac2908)
Bron: Universiteit van Warwick
“Coffee fanatic. Gamer. Award-winning zombie aficionado. College student. Hardcore internet proponent. Twitter guru. Subtly charming bacon nerd. Thinker.”