Jak umiera gwiazda? Wszystko zależy od jej wielkości. Jeśli jest ona zbliżona do Słońca, kres „zwykłego” życia gwiazdy nastąpi wraz z wypaleniem się paliwa termojądrowego, podtrzymującego reakcję syntezy jądrowej w jej środku.

Wówczas umierająca gwiazda zacznie się „nadymać”. Jej zewnętrzne warstwy powiększą się, pochłaniając wszystko, co znajduje się na ich drodze. Wnętrze gwiazdy zaś zapadnie się grawitacyjnie w niewielkie jądro. W astronomii nazywa się je białym karłem.

Białe karły są gorące i niezwykle gęste. Mogą być obiektami o masie Słońca, lecz o promieniu Ziemi. Warto przypomnieć, że średnica Ziemi jest ponad sto razy mniejsza od średnicy Słońca.

Umierająca gwiazda, czyli niezwykły biały karzeł G238-44

Na zakończonej niedawno konferencji Amerykańskiego Stowarzyszenia Astronomicznego grupa naukowców przedstawiła wyniki badania białego karła oznaczonego jako G238-44. To obiekt znajdujący się w odległości 86 lat świetlnych od Ziemi.

Analizując skład jego atmosfery, naukowcy odkryli zaskakujące połączenie pierwiastków. Atmosfera G238-44 zawierała aż dziesięć pierwiastków cięższych od helu. Były to:

  • węgiel,
  • azot,
  • tlen,
  • aluminium,
  • magnez,
  • krzem,
  • fosfor,
  • siarka,
  • wapń,
  • żelazo.

Szczególnie dużo wykryto żelaza i azotu. Po pierwsze wskazuje to, że umierająca gwiazda rozerwała, a następnie pochłonęła planetę (lub planety) z jądrem składającym się z płynnego lub stałego żelaza. Po drugie, że wchłonęła również obiekty lodowe, typu asteroidy albo komety składające się ze zmrożonego azotu. W Układzie Słonecznym znajdują się one dopiero w Pasie Kuipera, czyli w obszarze znajdującym się aż za orbitą Neptuna.

Zupełnie inny układ planetarny

– Nigdy jeszcze nie widzieliśmy, by te dwa rodzaje materiałów wpadały do białego karła jednocześnie – mówi Ted Johnson, fizyk i astronom z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. – Gdy przeanalizowaliśmy dane, do ich wyjaśnienia najlepiej pasowało połączenie materiału z planety typu Merkurego oraz z lodowej komety w proporcjach dwa do jednego – wyjaśnia.

Takie proporcje żelaza metalicznego i zmrożonego azotu wskazują, że w układzie G238-44 planety formowały się w zupełnie inny sposób niż w Układzie Słonecznym. – Nie znamy żadnego układu gwiezdnego, który miałby tak dużo obu tych pierwiastków jednocześnie – przyznaje Johnson.

Nieistniejące planety, czyli czym zajmuje się nekroplanetologia

Badanie atmosfery białego karła G238-44 pozwala formułować wnioski o ciałach niebieskich – planetach z jego układu – które już nie istnieją. To stosunkowo nowa dziedzina astrofizyki, określana nekroplanetologią.

Powstała ona zaledwie dwa lata temu, w 2020 r. Wówczas naukowcy opublikowali wyniki obserwacji białego karła WD 1145+017, wokół którego odkryli pozostałości świeżo pochłoniętej planety. Zasugerowali, by dziedzinę nauki zajmującą się badaniem już nieistniejących planet nazwać nekroplanetologią.

Jak będzie wyglądał Układ Słoneczny w przyszłości?

Co może nam dać nowa dziedzina nauki? Analiza białych karłów wskazuje, że układy gwiezdne mogą bardzo się od siebie różnić. Badania G238-44 sugerują dodatkowo, że w Drodze Mlecznej składniki, z których powstają skaliste planety typu ziemskiego, mogą być powszechne.

Co ciekawe, Układ Słoneczny może czekać bardzo podobny los do tego, jaki spotkał układ planetarny G238-44. Za ok. 5 mld lat, gdy Słońce się wypali, rozszerzy się tak, że pochłonie planety skaliste (w tym Ziemię). Rozciągający się między Marsem a Jowiszem pas asteroid może natomiast zasilić dysk akrecyjny umierającej gwiazdy. To zaś oznacza, że jeśli umierający Układ Słoneczny będą obserwować astronomowie z innych kosmicznych cywilizacji, dostrzegą bardzo podobny obraz, jaki my zobaczyliśmy, analizując białego karła G238-44.


Źródło: The Astrophysical Journal, UCLA.