Když hvězdy, jako je naše Slunce, vyčerpají své vodíkové palivo, vstoupí do toho, co je známé jako fáze Red-Giant-Branch (RGB). Toto se vyznačuje tím, že se hvězda několikrát rozšiřuje ve své původní velikosti, po které proletí vnější vrstvy a stanou se kompaktními bílými trpaslíky. V příštích několika miliardách let se věří, že tyto hvězdy pomalu spotřebovávají všechny předměty a prachové prstence, které jsou stále dostatečně blízko, aby byly ovlivněny jejich gravitací.
Občanská vědkyně jménem Melina Thévenot však nedávno zjistila překvapivý objev při pozorování systému bílých trpaslíků. Na základě údajů z mise WISE (Wide-Infrared Survey Explorer) byla tato hvězda bílým trpaslíkem po miliardy let, ale stále má kolem sebe několik prstenů prachu. Tento objev, známý jako LSPM J0207 + 3331 (nebo J0207), by mohl vědce přimět k přehodnocení modelů planetárních systémů.
Objev byl proveden prostřednictvím Backyard Worlds: Planet 9, projektu vedeného Marcem Kuchnerem (astrofyzikem v NASA Goddard Space Flight Center), který spoléhá na to, že dobrovolníci třídí data WISE pro nové objevy. Astronomové se nacházejí ve vzdálenosti asi 145 světelných let v souhvězdí Capricornus a domnívají se, že J0207 by mohl být prvním známým příkladem bílého trpaslíka s několika prachovými kroužky a nejstarším.
Objev byl také předmětem nedávné studie zveřejněné v roce 2007 Astrofyzikální deník („3 trpaslík bílý trpaslík s teplým prachem objevený v zahradách Backyard Worlds: Planet 9 Citizen Science Project“). Jak John Debes, astronom ve vědeckém ústavu kosmického dalekohledu v Baltimoru a hlavní autor na papíře, odhalil v nedávné tiskové zprávě NASA:
"Tento bílý trpaslík je tak starý, že jakýkoli proces, který přivádí materiál do jeho prstenů, musí fungovat v miliardových letech." Většina modelů, které vědci vytvořili, aby vysvětlila prstence kolem bílých trpaslíků, funguje dobře až do asi 100 milionů let, takže tato hvězda opravdu zpochybňuje naše předpoklady o vývoji planetárních systémů. “
Hvězda byla detekována misí NASA Wide-Infrared Survey Explorer (WISE), která zachytila silný infračervený signál, což svědčí o přítomnosti prachu. Na základě rychlosti, jakou se bílé trpasličí hvězdy v průběhu času ochladzují, vypočítal tým Debes z povrchových teplot - něco přes 5 800° C (10 500)° F) - že J0207 je ve fázi bílého trpaslíka asi 3 miliardy let.
Tato nová zjištění jsou v rozporu s tím, co astronomové po určitou dobu podezírali o vývoji hvězdných systémů. V minulosti astronomové pozorovali, jak se planety a asteroidy, které přežijí fázi RGB hvězdy, vzdálí poté, co vstoupí do fáze bílého trpaslíka. To je způsobeno tím, že hvězda ztratila velkou část své hmoty, a proto její gravitační vliv na okolní objekty.
Astronomové předpokládají, že toto se stane naší sluneční soustavě za přibližně 5 miliard let. Poté, co se naše Slunce rozšíří o Venuši, Merkur a Zemi, ztratí své vnější vrstvy a stane se bílým trpaslíkem. V tomto bodě se zbývající planety a předměty (které budou pravděpodobně zahrnovat hlavní asteroidní pás, plynové giganty a Kuiperův pás) budou driftovat směrem ven.
V 1 až 4% případů však bílí trpaslíci vykázali infračervené emise, které naznačují, že jsou obklopeni prachovými disky nebo kroužky. Vědci se domnívají, že by to mohlo být důsledkem toho, že asteroidy a komety budou kopl z jejich pásů gravitační interakcí s vysídlenými planetami a poslány směrem ke hvězdě. Když se tato těla přiblíží k bílému trpaslíkovi, jsou roztrhána přílivovým přerušením způsobeným silnou gravitací hvězdy.
Výsledné trosky by pak tvořily zaprášený prstenec, který pomalu padá dovnitř a je nahromaděn na povrchu hvězdy. Ve všech předchozích případech však byly prachové disky a prstence pozorovány pouze u bílých trpaslíků starých asi miliarda let. Zdálo se, že je to v souladu s představou, že starší bílí trpaslíci účinně vyčerpali svou zásobu asteroidů a výsledných prachových prstenců.
Díky tomuto nejnovějšímu objevu je J0207 nejstarší a nejchladnější bílý trpaslík s prachem, který byl kdy pozorován. Když si poprvé všimla infračervených signálů J0207, Melina Thévenot si myslela, že to byla špatná data. V té době prohledávala Evropskou kosmickou agenturu Gaia archivy misí pro hnědé trpaslíky, které jsou sotva detekovatelné nad jejich infračervené emise.
Po nahlédnutí do infračervených dat WISE si uvědomila, že je příliš jasná a vzdálená na to, aby byla hnědá trpaslík. Thévenot předal tato zjištění týmu Backyard Worlds: Planet 9, který poté získal pozorovací pozorování z observatoře W. M. Kecka na Havaji. Jak vysvětlil Thévenot:
"To je opravdu motivující aspekt hledání." Vědci přesunou své dalekohledy, aby se podívali na světy, které jste objevili. Obzvláště mě však baví interakce s úžasným výzkumným týmem. Každý je velmi laskavý a vždy se snaží z našich objevů vytěžit maximum. “
Debes a jeho kolegové mají navíc podezření, že J0207 může mít dokonce systém prstenů. Ve své studii naznačují, že by se to skládalo ze dvou odlišných složek: tenkého vnějšího prstence, kde gravitace bílého trpaslíka rozpadá asteroidy a širšího prstence blíže ke hvězdě. Tato nová pozorování pravděpodobně přinutí astronomy, aby přehodnotili své modely vývoje planetárních systémů.
"Postavili jsme Backyard Worlds: Planet 9 hlavně pro hledání hnědých trpaslíků a nových planet ve Sluneční soustavě," řekl Kuchner. „Ale práce s občanskými vědci vždy vede k překvapení. Jsou nenasytní - projekt právě oslavil své druhé narozeniny a objevil již více než 1 000 pravděpodobně hnědých trpaslíků. Nyní, když jsme restartovali web s dvojnásobným množstvím dat WISE, se těšíme na další vzrušující objevy. “
Kromě nucení přehodnocení vývoje planetární soustavy v průběhu času by tento výzkum mohl poskytnout vodítka o budoucnosti naší vlastní sluneční soustavy. Jakmile se naše Slunce stane bílým trpaslíkem, je pravděpodobné, že v příštích několika miliardách let utratí asteroidy a KBO, které jsou vyhozeny z jejich pásů přežívajícími plynovými giganty. Podle této poslední studie by mohl mít prsten prachu kolem několika miliard let později.
A zatímco tento objev byl pro astronomy přínosem, ukazuje to, co je možné díky spolupráci mezi vědeckými organizacemi a občanskými vědci. Ve věku výzkumu exoplanet a pokročilé astronomie činí samotný objem dat takové spolupráce nejen nezbytné, ale i velmi lukrativní.
