Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA hat die Bausteine für erdgroße Planeten an einem unwahrscheinlichen Ort gefunden - in der Atmosphäre eines Paares ausgebrannter Sterne, der so genannten Weißen Zwerge.
Dies ist der künstlerische Eindruck eines ausgebrannten Sterns, der Steintrümmer ansammelt, die vom überlebenden Planetensystem des Sterns zurückgelassen wurden. Es wurde von Hubble im Hyades-Sternhaufen beobachtet. Unten rechts fällt ein Asteroid auf eine Saturn-ähnliche Staubscheibe, die den toten Stern umgibt. Infallierende Asteroiden verschmutzen die Atmosphäre des Weißen Zwerges mit Silizium. Bildnachweis: NASA, ESA und G. Bacon (STScI)
Diese toten Sterne befinden sich 150 Lichtjahre von der Erde entfernt in einem relativ jungen Sternhaufen, Hyades, im Sternbild Stier. Der Sternhaufen ist nur 625 Millionen Jahre alt. Die weißen Zwerge werden durch asteroidenartige Trümmer verunreinigt, die auf sie fallen.
Hubbles Cosmic Origins Spectrograph beobachtete Silizium und nur geringe Mengen an Kohlenstoff in der Atmosphäre der Weißen Zwerge. Silizium ist ein Hauptbestandteil des Gesteinsmaterials, aus dem die Erde und andere feste Planeten in unserem Sonnensystem bestehen. Kohlenstoff, der bei der Bestimmung der Eigenschaften und des Ursprungs von Planetenabfällen hilft, ist in felsigem, erdähnlichem Material im Allgemeinen abgereichert oder fehlt.
"Wir haben chemische Beweise für die Bausteine felsiger Planeten gefunden", sagte Jay Farihi von der Universität Cambridge in England. Er ist Hauptautor einer neuen Studie, die in den Monthly Notices der Royal Astronomical Society erscheint. "Als diese Sterne geboren wurden, bauten sie Planeten und es besteht eine gute Chance, dass sie einige von ihnen behalten. Das Material, das wir sehen, ist ein Beweis dafür. Die Trümmer sind mindestens so felsig wie die primitivsten Erdkörper in unserem Sonnensystem. “
Diese Entdeckung deutet darauf hin, dass die Versammlung von felsigen Planeten in der Umgebung von Sternen weit verbreitet ist. Sie gibt einen Einblick in das, was in unserem eigenen Sonnensystem passieren wird, wenn unsere Sonne in 5 Milliarden Jahren ausgebrannt ist.
Farihis Forschungen legen nahe, dass Asteroiden mit einer Breite von weniger als 160 Kilometern wahrscheinlich von den starken Gravitationskräften der Weißen Zwerge zerrissen wurden. Es wird angenommen, dass Asteroiden aus den gleichen Materialien bestehen, aus denen sich terrestrische Planeten zusammensetzen, und Hinweise auf Asteroiden deuten auf die Möglichkeit von erdgroßen Planeten im selben System hin.
Das pulverisierte Material wurde möglicherweise zu einem Ring um die Sterne gezogen und schließlich auf die toten Sterne geschleust. Das Silizium könnte von Asteroiden stammen, die von der Schwerkraft der Weißen Zwerge zerkleinert wurden, als sie zu nahe an die toten Sterne kamen.
"Es ist schwierig, sich einen anderen Mechanismus als die Schwerkraft vorzustellen, bei dem das Material so nah kommt, dass es auf den Stern herabregnet", sagte Farihi.
Aus dem gleichen Grund wird sich das Gleichgewicht der Gravitationskräfte zwischen der Sonne und dem Jupiter ändern, wenn unsere Sonne ausbrennt, wodurch der Asteroidenhauptgürtel unterbrochen wird. Asteroiden, die sich zu nah an der Sonne befinden, werden zerbrochen und die Trümmer könnten zu einem Ring um die tote Sonne gezogen werden.
Laut Farihi ist die Verwendung von Hubble zur Analyse der Atmosphäre weißer Zwerge die beste Methode, um die Signaturen der Chemie fester Planeten zu finden und ihre Zusammensetzung zu bestimmen.
"Normalerweise sind weiße Zwerge wie leere Papierstücke, die nur die leichten Elemente Wasserstoff und Helium enthalten", sagte Farihi. „Schwere Elemente wie Silizium und Kohlenstoff sinken zum Kern. Das einzige, was wir mit der Verschmutzungstechnik der Weißen Zwerge so gut wie mit keiner anderen Planetendetektionstechnik erreichen können, ist die Chemie fester Planeten. "
Die beiden „verschmutzten“ Hyaden-Weißen Zwerge sind Teil der Suche des Teams nach Planetenabfällen um mehr als 100 Weiße Zwerge, angeführt von Boris Gansicke von der Universität Warwick in England. Teammitglied Detlev Koester von der Universität Kiel in Deutschland verwendet hochentwickelte Computermodelle der Atmosphäre von Weißen Zwergen, um die Häufigkeit verschiedener Elemente zu bestimmen, die in den Hubble-Spektrographendaten auf Planeten zurückgeführt werden können.
Fahiris Team plant, mehr Weiße Zwerge mit der gleichen Technik zu analysieren, um nicht nur die Zusammensetzung der Steine, sondern auch deren Elternkörper zu identifizieren.
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