Planeta została połknięta przez gwiazdę. Przełomowa obserwacja Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba po raz pierwszy umożliwił obserwację zjawiska, w którym planeta została pochłonięta nie przez rozszerzającą się starzejącą gwiazdę – jak miało to miejsce w dotychczas znanych przypadkach – lecz „wpadła” do niej w wyniku systematycznego kurczenia się swojej orbity. Choć naukowcy już wcześniej przewidywali takie scenariusze, to dopiero teraz udało się bezpośrednio zarejestrować tego rodzaju zdarzenie.
Spis treści:
Detale tego kosmicznego dramatu zostały uchwycone dzięki niezwykłej czułości i precyzji obserwacyjnej Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST), który przeprowadził coś w rodzaju astrofizycznej „sekcji zwłok” planety. Zespół badaczy z NSF NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory), kierowany przez Ryana Laua, zdecydował się skierować instrumenty JWST w stronę odległej o około 12 tysięcy lat świetlnych gwiazdy, podejrzewanej o pochłonięcie planety.
– Nie mieliśmy pewności, co dokładnie zobaczymy, gdy postanowiliśmy przyjrzeć się tej gwieździe – przyznał Lau. Wyniki obserwacji dostarczyły jednak przełomowych danych na temat losów układów planetarnych, szczególnie tych znajdujących się u kresu swojego istnienia. Misja JWST, zaprojektowana do badania pozostałości po dawnych zjawiskach we Wszechświecie, doskonale wpisała się w ten cel.
Jak wykryto zagładę planety
Pierwszym sygnałem nadchodzącego kosmicznego kataklizmu był silny rozbłysk światła, zarejestrowany w 2020 roku przez Zwicky Transient Facility (ZTF) w Obserwatorium Palomar w Kalifornii. Obiekt oznaczono jako ZTF SLRN-2020. Późniejsze analizy danych z teleskopu NEOWISE pokazały, że na rok przed tym błyskiem gwiazda zaczęła intensywnie świecić w zakresie podczerwieni, co świadczyło o obecności rozgrzanego pyłu. Początkowo naukowcy podejrzewali, że gwiazda wchodzi w fazę czerwonego olbrzyma – typową dla gwiazd podobnych do Słońca, które kończą swoje życie, rozszerzając się i pochłaniając pobliskie planety.
Jednak dokładniejsze obserwacje prowadzone za pomocą instrumentu MIRI (Mid-Infrared Instrument) na pokładzie JWST ujawniły coś zupełnie innego. MIRI umożliwił precyzyjne pomiary emisji z samej gwiazdy i jej otoczenia – mimo, że znajduje się ono w bardzo zatłoczonym fragmencie Drogi Mlecznej. Dane wskazały, że gwiazda nie osiągnęła jasności charakterystycznej dla czerwonych olbrzymów. Brak wyraźnego „obrzęku” przeczył więc początkowym przypuszczeniom o ewolucji gwiazdy do tego etapu.
Nowe spojrzenie na proces pochłaniania
Zamiast tego zespół badaczy odkrył, że gigantyczna planeta – najprawdopodobniej o masie zbliżonej do Jowisza – krążyła bardzo blisko swojej gwiazdy, nawet bliżej niż Merkury wokół Słońca. W miarę upływu milionów lat jej orbita stopniowo się kurczyła, aż w końcu planeta zaczęła ocierać się o zewnętrzne warstwy atmosfery gwiazdy. – W tym momencie rozpoczął się nieodwracalny proces – powiedział Morgan MacLeod z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics oraz MIT. – Planeta zaczęła coraz szybciej opadać ku centrum gwiazdy, rozciągając się i tworząc wokół niej swoistą strukturę gazowo-pyłową.
W końcowej fazie tego procesu z planety i zewnętrznych warstw gwiazdy zaczęły być wyrzucane duże ilości gazu. W ciągu kolejnego roku doszło do jego schłodzenia i kondensacji, co doprowadziło do powstania warstw zimnego pyłu. Astronomowie spodziewali się zaobserwować właśnie taki obłok otaczający gwiazdę – rozciągnięty i chłodny. Tymczasem dane z drugiego z instrumentów teleskopu Webba, NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), przyniosły zaskakujący wynik: zamiast rozproszonego pyłu zarejestrowano gorący, zwarty dysk gazowy znajdujący się w bezpośrednim sąsiedztwie gwiazdy.
Kluczowy tlenek węgla
Dzięki wysokiej rozdzielczości spektroskopowej NIRSpec, naukowcy byli w stanie rozpoznać skład chemiczny gazu w tym dysku. Wykryto m.in. obecność tlenku węgla, co stanowi ważną wskazówkę na temat warunków panujących tuż po pochłonięciu planety. Obecność takiego dysku akrecyjnego sugeruje, że proces był znacznie bardziej dynamiczny i gwałtowny, niż wcześniej przypuszczano. To otwiera nowe pytania dotyczące mechaniki i konsekwencji tego typu zjawisk.
Obserwacje zostały przeprowadzone w ramach programu Guaranteed Time Observation 1240, jednego z pierwszych projektów typu Target of Opportunity realizowanych przez JWST. Tego rodzaju programy są przeznaczone dla rzadkich i nagłych zjawisk, takich jak eksplozje supernowych – których lokalizacji i czasu wystąpienia nie da się dokładnie przewidzieć. NASA, wraz z partnerami międzynarodowymi, rozwija sieć obserwacyjną gotową do natychmiastowej reakcji na takie wydarzenia.
W przyszłości badacze liczą na jeszcze więcej tego rodzaju odkryć dzięki nowym teleskopom, takim jak Obserwatorium Very Rubin czy Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman. Będą one stale monitorować niebo, rejestrując zmiany, które mogą ujawnić kolejne epizody kosmicznych katastrof. Wyniki najnowszych badań zespołu zostały opublikowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal”.
Źródło: NASA JPL
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.