Astronomowie odkryli ślady planet wokół martwej gwiazdy

Wokół wygasłej gwiazdy astronomowie odnaleźli dwa pierścienie materii, które mogą być pozostałością po dawnym układzie planetarnym. Ich układ sugeruje, że przynajmniej niektóre ciała niebieskie przetrwały gwałtowne przemiany swojej gwiazdy. To jedna z wskazówek pozwalających badać, co za miliardy lat może pozostać po naszym Układzie Słonecznym.

Słońce wydaje się czymś stałym. Wschodzi każdego dnia i trudno wyobrazić sobie świat, w którym przestaje świecić tak jak dziś. Astronomowie wiedzą jednak, że gwiazdy podobne do naszej przechodzą kolejne etapy życia. Gdy wyczerpią paliwo potrzebne do podtrzymywania reakcji w jądrze, rozrastają się, odrzucają zewnętrzne warstwy i pozostawiają po sobie niewielką, bardzo gęstą pozostałość - białego karła.

Ta przemiana może zniszczyć część pobliskich planet. Inne obiekty mogą przetrwać, choć ich orbity i otoczenie zmienią się nie do poznania. Właśnie dlatego naukowcy przyglądają się białym karłom otoczonym pyłem i gazem. Materia krążąca wokół takiej gwiazdy bywa jedyną pozostałą wskazówką, że kiedyś istniały tam planety, planetoidy i inne skaliste ciała.

27 października 2026 roku Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) poinformowało o szczególnie interesującym przypadku. Międzynarodowy zespół zbadał białego karła J1328−1450 za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu VLT w Chile. Obserwacje pokazały, że otaczający go gaz nie tworzy jednego, zwyczajnego dysku, lecz jest rozmieszczony w dwóch odrębnych strukturach, oddzielonych wyraźną przerwą.

Dwa pierścienie, choć wcześniej widywano jeden

Nie chodzi o fotografię, na której widać dwa jasne okręgi wokół gwiazdy. Astronomowie rozpoznali ich obecność, badając światło emitowane przez gaz i prędkość jego ruchu. Użyli do tego spektrografu X-shooter, zainstalowanego na teleskopie VLT. Gaz znajdujący się po jednej stronie gwiazdy zbliża się do obserwatora, a po drugiej oddala; ten ruch pozostawia rozpoznawalny ślad w widmie światła.

W przypadku J1328−1450 zespół zauważył sygnały wskazujące na dwie różne prędkości obiegu materii. Najbardziej prawdopodobną interpretacją jest istnienie dwóch współśrodkowych pierścieni gazu. Wewnętrzny krąży szybciej, zewnętrzny wolniej, a pomiędzy nimi występuje przerwa. Dotychczas podobne obserwacje białych karłów wskazywały przede wszystkim na pojedynczy dysk; tutaj obraz jest bardziej złożony.

Badacze zwracają uwagę, że oba pierścienie wydają się zachowywać odrębność. Powstaje więc pytanie, co zapobiega ich wymieszaniu się i skąd w ogóle bierze się gaz. Jeden z rozważanych scenariuszy zakłada, że dwa ocalałe obiekty poruszają się wewnątrz dysku pyłowego i podczas oddziaływania z drobinami materii uwalniają gaz, który trafia do różnych części otoczenia gwiazdy.

Od niewielkiej planetoidy do obiektu rozmiarów Plutona

Według obliczeń zespołu pierwszy z hipotetycznych obiektów miałby średnicę zaledwie kilku kilometrów, podobnie jak niewielka planetoida. Drugi mógłby być znacznie większy - porównywalny z Plutonem, a być może nawet z ziemskim Księżycem. Takie rozmiary nie zostały jednak zmierzone na bezpośrednich zdjęciach. Wynikają z modelu, który ma wyjaśnić zachowanie obserwowanego gazu.

To ważne zastrzeżenie, ponieważ słowo „odkrycie planet” sugerowałoby więcej, niż rzeczywiście potwierdzono. Astronomowie zaobserwowali nietypowe widmo i wyprowadzili z niego strukturę dwóch pierścieni. Istnienie dwóch ciał planetarnych jest dobrze umotywowaną hipotezą, ale do jej rozstrzygnięcia potrzebne będą dalsze dane. W nauce różnica między tym, co zaobserwowano, a tym, co proponuje model, ma podstawowe znaczenie.

Wskazówek dostarcza także chemia. W gazie wykryto wapń, tlen, magnez i żelazo - pierwiastki obecne również w skalistych ciałach Układu Słonecznego. Co więcej, wewnętrzny pierścień jest bogatszy w magnez, podczas gdy w zewnętrznym jest go znacznie mniej. Może to oznaczać, że materia pochodzi z dwóch obiektów o różnym składzie. Naukowcy dopuszczają jednak alternatywę: fragmenty mogły należeć do różnych warstw jednego dużego ciała, na przykład jego skorupy i wnętrza.

Czy podobny los czeka Ziemię?

Za miliardy lat Słońce stanie się czerwonym olbrzymem. W tej fazie jego rozmiary znacznie wzrosną, a wewnętrzne planety znajdą się w skrajnie nieprzyjaznych warunkach. Dalsze losy Ziemi zależą od procesów, których przebiegu nie można przewidzieć z absolutną dokładnością. Nie ma natomiast wątpliwości, że nie będzie to miejsce nadające się do życia w znanej nam postaci.

Po odrzuceniu zewnętrznych warstw Słońce również pozostawi po sobie białego karła. Zewnętrzne planety i mniejsze ciała mogą zachować się inaczej niż te znajdujące się blisko gwiazdy. Ich orbity mogą się zmieniać, niektóre obiekty mogą zostać rozbite, a powstałe szczątki - krążyć wokół pozostałości po Słońcu. Przypadek J1328−1450 pokazuje, że taki układ nie musi być prostym pierścieniem pyłu, lecz może zachować zaskakująco złożoną budowę.

Nie jest to przepowiednia, że przy naszym przyszłym białym karle pojawią się dokładnie dwa pierścienie albo że przetrwa obiekt wielkości Plutona. To obserwacja innego układu, której wartość polega na poszerzeniu wiedzy o tym, co może przetrwać po końcu życia gwiazdy. Podobnie jak trwająca od dziesięcioleci misja sondy Voyager 1, przypomina ona, jak wiele historii Układu Słonecznego poznajemy dopiero dzięki cierpliwym pomiarom.

Wyniki zespołu opublikowano w czasopiśmie „Nature Astronomy”. Odkrycie nie dowodzi istnienia żywych światów wokół martwej gwiazdy. Pokazuje natomiast coś równie intrygującego: nawet kiedy gwiazda przestaje świecić, ślady jej dawnego układu planetarnego mogą pozostać czytelne dla astronomów.

Źródła: Europejskie Obserwatorium Południowe, „Nature Astronomy”