Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa löytäneet todisteita jättiläisplaneetasta, joka kiertää pientä, kuollutta valkoista kääpiötähteä. Ja yllättäen Neptunuksen kokoinen planeetta on halkaisijaltaan yli neljä kertaa suurempi kuin Maan kokoinen tähti, jota se kiertää.
“Tällä tähdellä on planeetta, jota emme voi nähdä suoraan”, tutkimuksen tekijä Boris Gänsicke Warwickin yliopistosta sanoi lehdistötiedotteessa. “Mutta koska tähti on niin kuuma, se haihduttaa planeettaa, ja havaitsemme sen menettävän ilmakehän.” Itse asiassa polttava tähti lähettää höyrystyneen aineen virran pois planeetalta noin 260 miljoonan tonnin päivävauhdilla.
Uusi löytö on ensimmäinen todiste siitä, että jättimäinen planeetta on selvinnyt hengissä tähden muuttuessa valkoiseksi kääpiöksi. Se viittaa siihen, että kuolleiden tähtien ympärillä haihtuvat planeetat saattavat olla jokseenkin yleisiä kaikkialla maailmankaikkeudessa. Ja koska myös aurinkomme, kuten useimmat tähdet, kehittyy aikanaan valkoiseksi kääpiöksi, löytö voi jopa valottaa aurinkokuntamme kohtaloa.
Uskomaton pari
Kyseinen valkoinen kääpiö, nimeltään WDJ0914+1914, sijaitsee noin 1 500 valovuoden päässä Kravun tähdistössä. Vaikka valkoisessa kääpiössä ei enää tapahdu ydinfuusiota kuten tavallisessa tähdessä, sen viipyvä kuumuus tarkoittaa, että sen lämpötila on edelleen huimat 49 500 Fahrenheit-astetta (25 000 celsiusastetta). Se on noin viisi kertaa kuumempi kuin aurinko.
Tutkijat kiinnittivät alun perin huomiota kytevään tähtiytimeen seurantaa varten seulottuaan noin 7 000 Sloanin digitaalisen taivaankartoituksen tunnistamaa valkoista kääpiötä. Kun ryhmä analysoi WDJ0914+1914:n ainutlaatuisia spektrejä, he havaitsivat vedyn kemiallisia sormenjälkiä, mikä on jokseenkin epätavallista. Mutta he havaitsivat myös merkkejä hapesta ja rikistä – alkuaineista, joita he eivät olleet koskaan aiemmin nähneet valkoisessa kääpiössä.
“Se oli yksi niistä sattumalöydöistä”, Gänsicke sanoi Euroopan eteläisen observatorion (ESO) lehdistötiedotteessa. “Tiesimme, että tässä systeemissä täytyi tapahtua jotain poikkeuksellista, ja arvelimme, että se saattoi liittyä jonkinlaiseen planetaariseen jäänteeseen.”
Siten saadakseen paremman käsityksen siitä, mitä oudossa systeemissä tapahtui, ryhmä käytti Chilessä sijaitsevan ESO:n Very Large Telescope -kaukoputken X-shooter-instrumenttia seurantatarkkailujen tekemiseen. Tarkemman tarkastelun perusteella tutkijat saivat selville, että epätavalliset alkuaineet, joita he luulivat valkoiseen kääpiöön upotetuiksi, olivat itse asiassa peräisin kuolleen tähden ympärillä pyörivästä kaasukiekosta.
“Aluksi luulimme, että kyseessä oli kaksoistähti, jonka akkrektiokiekko oli muodostunut kahden tähden välissä virtaavasta massasta”, Gänsicke sanoo. “Havaintomme osoittavat kuitenkin, että kyseessä on yksittäinen valkoinen kääpiö, jonka ympärillä on noin 10 kertaa aurinkomme kokoinen kiekko, joka koostuu pelkästään vedystä, hapesta ja rikistä. Tällaista järjestelmää ei ole koskaan aiemmin nähty, ja minulle oli heti selvää, että kyseessä oli ainutlaatuinen tähti.”
Havaittuaan, kuinka epätavallinen valkoinen kääpiö todella oli, tutkimusryhmä siirsi huomionsa sen selvittämiseen, mikä ihme voisi synnyttää tällaisen järjestelmän.
“Kesti muutaman viikon erittäin kovaa pohdintaa tajuta, että ainoa tapa saada aikaan tällainen kiekko on jättiläisplaneetan haihtuminen”, sanoo Matthias Schreiber, Chilen Valparaison yliopiston tähtitieteilijä, joka oli elintärkeä tämän omituisen järjestelmän menneen ja tulevan kehityksen määrittämisessä. Heidän yksityiskohtainen analyysinsä kiekon koostumuksesta vastasi sitä, mitä tähtitieteilijät odottaisivat, jos Uranuksen ja Neptunuksen kaltaisen jääjättiläisen sisuskalut höyrystyisivät avaruuteen.
Schreiberin laskelmien perusteella valkoisen kääpiön äärimmäinen lämpötila tarkoittaa, että se pommittaa läheistä jättiläisplaneettaa – joka sijaitsee 0,07 astronomisen yksikön (AU) päässä tähdestä, missä 1 AU on Maan ja auringon välinen etäisyys – suurienergisillä fotoneilla. Tämä saa planeetan menettämään massaansa yli 3 000 tonnia sekunnissa.
Mutta keskiviikkona Nature-lehdessä julkaistun artikkelin mukaan “Valkoisen kääpiön jatkaessa jäähtymistään massahäviö hidastuu vähitellen ja muuttuu havaitsemattomaksi vuonna Siihen mennessä jättiläisplaneetta on menettänyt vain “vähäpätöisen murto-osan kokonaismassastaan” eli noin 0,0 tonnia massaa”.04 Neptunuksen massaa.
Koska jättiläisplaneetta sijaitsee niin lähellä valkoista kääpiötä, sen olisi tutkijoiden mukaan pitänyt tuhoutua tähtien punaisen jättiläisen vaiheen aikana. Ellei se sitten vaeltanut sisäänpäin tähden siirryttyä valkoiseksi kääpiöksi.
“Tämä löytö on suuri edistysaskel, sillä viimeisten kahden vuosikymmenen aikana meillä oli yhä enemmän todisteita siitä, että planeettajärjestelmät selviytyvät valkoisen kääpiön vaiheeseen asti”, Gänsicke sanoo. “Olemme nähneet paljon asteroidien, komeettojen ja muiden pienten planeettakappaleiden törmäävän valkoisiin kääpiöihin, ja näiden tapahtumien selittäminen edellyttää suurempia, planeettamassaltaan kauempana olevia kappaleita. Todisteiden saaminen todellisesta planeetasta, joka itse hajosi sisään, on tärkeä askel.”
Aurinkokuntamme lopullinen kohtalo
Viiden miljardin vuoden kuluttua, kun aurinko polttaa viimeisetkin vedyt ytimestään, se siirtyy fuusioimaan keskittyneitä vetykuoria nyt inertin ytimensä ympärillä. Tämä epävakaa prosessi saa Auringon paisumaan punaiseksi jättiläiseksi, mikä tarkoittaa, että se nielaisee Merkuriuksen, Venuksen ja todennäköisesti Maan.
Mutta Auringon laajentuessa sen painovoiman ote sen ulommasta aineesta muodostuvasta kuoresta muuttuu yhä ohuemmaksi. Lopulta se irrottaa uloimmat kerroksensa avaruuteen. Ja kun se tekee sen, muukalainen tähtitieteilijä näkisi kauniin planetaarisen tähtisumun, joka ympäröi auringon loppuun palanutta, uskomattoman kuumaa ydintä – joka tunnetaan nimellä valkoinen kääpiö.
Seuraavassa artikkelissa, joka julkaistiin myös keskiviikkona Astrophysical Journal Letters -lehdessä, Schreiber ja Gänsicke tutkivat tätä skenaariota ja kuvaavat yksityiskohtaisesti, miten tulevan valkoisen kääpiöauringon pitäisi WDJ0914+1914:n tapaan haihduttaa aurinkokuntamme jättiläisplaneetat.”
“Tietyllä tapaa”, sanoi Schreiber, “WDJ0914+1914 tarjoaa meille välähdyksen oman aurinkokuntamme hyvin kaukaiseen tulevaisuuteen.”