Astronomen zagen zojuist een ster een planeet opeten – een astrofysicus in het team legt de eerste ontdekking in zijn soort uit

Voor het eerst hebben astronomen foto’s gemaakt van een ster die een van zijn planeten verslindt. De ster, genaamd ZTF SLRN-2020, bevindt zich in de Melkweg, in het sterrenbeeld Aquila. Toen de ster zijn planeet opslokte, werd de ster 100 keer helderder dan normaal, waardoor het 26-koppige team van astronomen waarmee ik werkte Detecteer de gebeurtenis zoals deze is gebeurd.

Ik ben theoretisch astrofysicusen ontwikkelde computermodellen die ons team gebruikt om de gegevens die we van telescopen verzamelen te interpreteren. Hoewel we alleen de effecten op de ster zien, niet rechtstreeks op de planeet, is ons team ervan overtuigd dat de gebeurtenis waarvan we getuige waren, een ster was die zijn eigen planeet opslokte. Voor het eerst getuige zijn van een dergelijke gebeurtenis bevestigde de lang gekoesterde veronderstelling dat sterren hun planeten opslokken en legde uit hoe dit fascinerende proces kon gebeuren.

Zoek naar een twinkeling in de dynamische nachtelijke hemel

Mijn team onderzoekt de uitbarstingen van licht en gas die optreden wanneer twee sterren samensmelten tot één grotere ster. Hiervoor gebruikten we gegevens van Zwicky Transit-faciliteit, een telescoop op Palomar Mountain in Zuid-Californië. Ze maken nachtelijke foto’s van grote delen van de hemel en astronomen kunnen deze beelden vervolgens vergelijken om sterren te vinden die in de loop van de tijd in helderheid veranderen, de zogenaamde siderische transits.

Het is niet de uitdaging om sterren te vinden die in helderheid veranderen – het gaat erom de reden achter een bepaalde verandering in een ster te achterhalen. Als mijn collega Kechalay D Hij zegt graag: “Er zijn zoveel dingen die bloeien in de hemel.” De truc om sterfusies te identificeren is om zichtbaar licht – zoals de gegevens verzameld in Palomar – te combineren met infraroodgegevens van NASA’s WISE-ruimtetelescoopdie de afgelopen tien jaar de hele lucht heeft gescand.

In 2020 werd de ster ZTF SLRN-2020 in slechts 10 dagen plotseling 100 keer helderder in zichtbaar licht. Toen begon het langzaam terug te vervagen naar zijn normale helderheid. Ongeveer negen maanden geleden begon hetzelfde object ook veel infrarood licht uit te stralen. Dit is precies hoe het eruit ziet als twee sterren samensmelten, met één cruciaal verschil: alles is uitgezoomd. De algehele helderheid en energie van deze gebeurtenis was ongeveer duizend keer lager dan die van de samengevoegde sterrenparen die astronomen tot nu toe hebben gevonden.

Wanneer een ster zijn planeten opslokt

Het idee dat sterren sommige van hun planeten zouden kunnen inslikken, was een oude aanname in de astronomie. Astronomen weten al lang dat wanneer de sterren Ze had geen waterstof meer in haar kernze worden helderder en beginnen dit te doen Toename in grootte.

Veel planeten hebben banen kleiner dan de uiteindelijke grootte van de moedersterren. Daarom, wanneer de ster geen brandstof meer heeft en begint uit te zetten, worden de planeten in de buurt onvermijdelijk verbruikt.

Interpretatie van starbursts

Tijdens de uitbarsting van ZTF SLRN-2020 heeft ons team de planeet zelf nooit gezien, alleen helderder toen de planeet werd geabsorbeerd door de ster. Dit is waar de combinatie van theoretische modellen en observatiegegevens ons in staat stelde te begrijpen wat de telescopen oppikten.

Het samensmelten van twee sterren tot één grotere ster is een Dramatische gebeurtenis die materie in de buurt van sterren werpen. Een groot deel van mijn professionele leven heeft zich geconcentreerd op Modellering van de manier waarop stellaire gassen bewegen En ze botst tegen zichzelf op en wordt knock-out geslagen in deze momenten van intense interactie.

Mijn werk heeft aangetoond dat de totale massa materie die wordt uitgestoten in een consolidatiegebeurtenis evenredig is met De grootte van de objecten die betrokken zijn bij de fusie. Combineer twee even grote sterren en je ziet een enorme verstoring. Voeg een ster samen met een veel kleinere metgezel en de gebeurtenis kan een klein deel van de totale massa van de ster uitstoten.

De energie die vrijkwam tijdens de uitbarsting van ZTF SLRN-2020 was duizend keer minder dan normaal voor een tweesterrenfusie. Dit betekent dat het object dat samensmolt met de ster duizend keer minder woog dan een gewone ster. Dit bewijs wees ons team op een gasreus – zoals Jupiter in ons zonnestelsel, die ongeveer duizend keer minder weegt dan de zon.

In vergelijking met Jupiter zou het echter voor deze planeet moeten zijn cirkelen in de buurt van de sterwaarbij één omwenteling rond de ster slechts een paar dagen duurt. Ongeveer 1% van de sterren Deel deze formatie van een grote planeet die dicht bij zijn moederster draait.

Bovendien geloof ik dat deze vorming van een grote planeet dicht bij zijn ster belangrijk is bij het genereren van de gebeurtenis waarvan ons team getuige was. Mijn eerdere onderzoek suggereert dat kleinere planeten – of planeten in verder gelegen banen die pas worden geconsumeerd nadat de ster aanzienlijk in omvang is gegroeid – misschien Slikken zonder een waarneembare flits.

Leren van het echte werk

Met onze gegevens en de modellering van ZTF SLRN-2020 heeft ons team een ​​veel duidelijker beeld kunnen schetsen van hoe sterren en planeten samensmelten. Eerst kruipt de planeet vele jaren over het oppervlak van de ster, langzaam opwarmend en materiaal verdrijvend uit de atmosfeer van de ster. Terwijl dit gas uitzet en afkoelt, worden er wat deeltjes en stof gevormd. Deze stofwolk geeft de ster een geleidelijk rode kleur en zendt steeds meer infraroodstraling uit.

In het geval van ZTF SLRN-2020 kromp de baan van de planeet eerst langzaam samen, daarna steeds sneller naarmate de planeet door de dichtere lagen van de atmosfeer van de ster brak. Uiteindelijk, binnen een paar laatste dagen, zou de planeet onder het oppervlak van de ster vallen en uit elkaar worden gescheurd door de hitte en kracht van de inslag. Deze snelle energie-injectie zorgde voor warmte om de helderheid van de ZTF SLRN-2020 gedurende 10 dagen en honderden keren te verhogen. Na dit kritieke moment begon de ster te vervagen, wat ons team vertelde dat het proces van het opslokken van de planeet voorbij was en dat de ster weer normaal begon te werken.

Hoewel de verwoestende gebeurtenis voorbij is, valt er nog veel te leren. Volgende week begint ons team met het analyseren van data van James Webb-ruimtetelescoop In de hoop meer te weten te komen over de chemie van het gas dat nu de ZTF SLRN-2020 omringt.