Kun meidän aurinkomme tähdet tyhjentavat vetypolttoaineensa, he siirtyvät niin kutsuttuun punaisen jättiläishaaran (RGB) vaiheeseensa. Tälle on tunnusomaista, että tähti laajenee useita kertoja alkuperäiseen kokoonsa, minkä jälkeen he irtoavat ulkokerroksistaan ja niistä tulee kompakti valkoisia kääpiöitä. Muutaman seuraavan miljardin vuoden aikana uskotaan, että nämä tähdet kuluttavat hitaasti esineitä ja pölyrenkaita, jotka ovat edelleen riittävän lähellä, jotta niiden painovoima vaikuttaa niihin.
Melina Thévenot -niminen kansalaistutkija teki kuitenkin äskettäin yllättävän löytön tarkkailemalla valkoista kääpiöjärjestelmää. Laajakenttäisen infrapuna-Survey Explorer (WISE) -operaation tietojen perusteella tämä tähti on ollut valkoinen kääpiö miljardien vuosien ajan, mutta sen ympärillä on silti useita pölyrenkaita. Tämä löytö, joka tunnetaan nimellä LSPM J0207 + 3331 (tai J0207), voi pakottaa tutkijat harkitsemaan planeettajärjestelmien malleja uudelleen.
Löytö tehtiin Backyard Worlds: Planet 9: n kautta, joka on Marc Kuchnerin (NASA: n Goddardin avaruuslentokeskuksen astrofysiikka) johtama projekti, joka luottaa vapaaehtoisiin lajittelemaan WISE-tietoja uusien löytöjen tekemistä varten. Sijaitsee noin 145 valovuoden päässä Capricornuksen tähdistössä, tähtitieteilijät epäilevät, että J0207 saattaa olla ensimmäinen tunnettu esimerkki valkoisesta kääpiöstä, jolla on useita pölyrenkaita, ja vanhimmasta.
Löytö oli myös äskettäin julkaistu tutkimus The Astrophysical Journal (”Takapiha-maailmojen kautta löydetty 3 Gyrin valkoinen kääpiö lämpimästä pölystä: Planet 9 Citizen Science Project”). Kuten John Debes, Baltimoressa sijaitsevan avaruusteleskoopin tiedeinstituutin tähtitieteilijä ja paperin pääkirjailija, paljasti tuoreessa NASA: n lehdistötiedotteessa:
”Tämä valkoinen kääpiö on niin vanha, että minkä tahansa prosessin avulla materiaalia syötetään renkaisiinsa, sen on toimittava miljardin vuoden aikana. Suurin osa tutkijoiden luomista malleista selittää valkoisten kääpiöiden ympärillä olevat renkaat vain hyvin noin 100 miljoonaan vuoteen asti, joten tämä tähti on todella haastava oletuksemme siitä, kuinka planeettajärjestelmät kehittyvät. "
Tähti havaittiin NASA: n laaja-alaisessa infrapunamittarin (WISE) operaatiossa, joka otti voimakkaan infrapunasignaalin, mikä viittaa pölyn esiintymiseen. Perustuen nopeuteen, jolla valkoiset kääpiötähdet jäähtyvät ajan myötä, Debesin joukkue laski pintalämpötiloistaan - hieman yli 5800° C (10 500° F) - että J0207 on ollut valkoisessa kääpiövaiheessaan noin 3 miljardia vuotta.
Nämä uudet havainnot ovat ristiriidassa sen kanssa, mitä tähtitieteilijät ovat jo jonkin aikaa epäilleet tähtijärjestelmien kehityksestä. Aikaisemmin tähtitieteilijät ovat havainneet, kuinka planeetat ja asteroidit, jotka selviävät tähden RGB-vaiheesta, liikkuvat kauempana sen saapuessaan valkoiseen kääpiövaiheeseensa. Tämä johtuu siitä, että tähti on menettänyt suuren osan massastaan, ja siksi sen painovoiman vaikutuksen ympäröiviin esineisiin.
Astronomit odottavat, että näin tapahtuu aurinkokuntamme noin viiden miljardin vuoden kuluttua. Laajentuessaan siihen Venuksen, Elohopean ja Maan kanssa aurinko menettää ulkokerroksensa ja siitä tulee valkoinen kääpiö. Tässä vaiheessa jäljellä olevat planeetat ja esineet (joihin todennäköisesti sisältyy pääasteroidihihna, kaasujättiläiset ja Kuiperin vyö) ajautuvat kaikki ulospäin.
Kuitenkin 1-4%: n tapauksissa valkoiset kääpiöt ovat osoittaneet infrapunapäästöjä, jotka osoittavat, että niitä ympäröivät pölylevyt tai renkaat. Tutkijat väittävät, että tämä voi olla seurausta asteroidien ja komeettojen potkimisesta vyöstään painovoiman vuorovaikutuksessa siirtymään joutuneiden planeettojen kanssa ja lähettämisen kohti tähtiä. Kun nämä elimet lähestyvät valkoista kääpiötä, ne revittyvät tähden voimakkaan painovoiman aiheuttamasta vuorovesihäiriöstä.
Tuloksena syntyvät roskat muodostaisivat sitten pölyisen renkaan, joka putoaa hitaasti sisäänpäin ja lisääntyy tähden pintaan. Kaikissa aikaisemmissa tapauksissa pölylevyjä ja -renkaita on kuitenkin havaittu vain noin miljardin vuoden ikäisten valkoisten kääpiöiden ympärillä. Tämä näytti sopusoinnussa sen käsityksen kanssa, että vanhemmat valkoiset kääpiöt olivat tehokkaasti kuluttaneet asteroidien määrän ja niistä johtuvat pölyrenkaat.
Tämä viimeisin löytö tekee J0207: stä vanhimman ja kylmän valkoisen kääpiön, jonka pölyä on koskaan havaittu. Kun Melina Thévenot huomasi ensimmäisen kerran J0207: n infrapunasignaalit, se oli huono data. Tuolloin hän oli tehnyt hakuja Euroopan avaruusjärjestön kautta Gaia lähetysarkisto ruskeille kääpiöille, jotka ovat tuskin havaittavissa infrapunapäästöjensä yli.
Tutkittuaan WISE-infrapunadattaa, hän huomasi, että se oli liian kirkas ja kaukana olla ruskea kääpiö. Thévenot välitti nämä havainnot Backyard Worlds: Planet 9 -tiimille, joka sitten sai seurantahavaintoja W. M. Keckin observatoriosta Havaijilla. Kuten Thévenot selitti:
”Se on etsinnän todella motivoiva osa. Tutkijat siirtävät kaukoputkensa katsomaan löytämiäsi maailmoja. Erityisesti nauttin kuitenkin vuorovaikutuksesta mahtava tutkimusryhmän kanssa. Kaikki ovat erittäin ystävällisiä, ja he yrittävät aina hyödyntää löytöjämme parhaalla mahdollisella tavalla. ”
Lisäksi Debes ja hänen kollegansa epäilevät, että J0207: llä saattaa olla jopa rengasjärjestelmä. He ehdottavat tutkimuksessaan, että tämä koostuisi kahdesta erillisestä komponentista: ohuesta ulkorenkaasta, jossa valkoisen kääpiön painovoima hajottaa asteroidit, ja leveämmästä renkaasta lähempänä tähtiä. Nämä uudet havainnot pakottavat tähtitieteilijät todennäköisesti harkitsemaan uudelleen malliaan planeettajärjestelmien kehitykseen.
"Rakensimme Backyard Worlds: Planet 9 lähinnä etsimään ruskeita kääpiöitä ja uusia planeettoja aurinkokunnasta", Kuchner kertoi. ”Mutta työskentely kansalaistutkijoiden kanssa johtaa aina yllätyksiin. He ovat äänettömiä - projekti juhli juuri toista syntymäpäiväänsä, ja he ovat jo löytäneet yli 1000 todennäköistä ruskeaa kääpiötä. Nyt kun olemme käynnistäneet verkkosivuston uudelleen kaksinkertaisesti WISE-tiedolla, odotamme vielä mielenkiintoisempia löytöjä. "
Sen lisäksi, että pakotettiin ajattelemaan uudelleen, kuinka planeettajärjestelmä kehittyy ajan myötä, tämä tutkimus voisi tarjota vihjeitä oman aurinkokunnan tulevaisuudelle. Kun aurinkoomme tulee valkoiseksi kääpiöksi, se viettää todennäköisesti seuraavat muutama miljardi vuotta asteroideja ja KBO: ita, jotka eloonjääneet kaasujääjät potkaisevat heidän vyöstään. Tämän viimeisimmän tutkimuksen mukaan sillä voisi olla myös pölyrengas noin useita miljardia vuotta myöhemmin.
Ja vaikka tämä löytö oli siunauksena tähtitieteilijöille, se osoittaa myös, mikä on mahdollista tiedejärjestöjen ja kansalaistutkijoiden yhteistyön ansiosta. Eksoplanetaalisen tutkimuksen ja kehittyneen tähtitieteen aikakaudella pelkkä tietomäärä tekee tällaisesta yhteistyöstä paitsi välttämättömän myös erittäin tuottoisan.
