Beweise für weiße Zwerge, die erdähnliche Welten konsumieren


Sehr unregelmäßige felsige Objekte in einer Gasscheibe um einen hellen weißen Stern.

Künstlerisches Konzept von planetarischen Krustenfragmenten, die um einen weißen Zwergstern herum verdampft werden. Bild überUniversität Warwick/ Mark Knoblauch.


Andere Erde finden -mögenPlaneten in unseremMilchstraßeGalaxie war ein heiliger Gral vonExoplanetForschung. Astronomen haben die Erde gefundengroßExoplaneten. Aber wird ein erdgroßer Planet erdähnlich sein? Wir wissen es immer noch nicht. Nun haben Wissenschaftler der University of Warwick in Großbritannien jedochangekündigtein weiterer Hinweis darauf, dass einige Exoplaneten erdähnliche Zusammensetzungen haben können und dies auch tun. Die Ergebnisse stammen nicht von den Planeten selbst, sondern von den verdampften Überresten ihrer Krusten in der Atmosphäre vonweißer ZwergSterne.


Weiße Zwerge sind die ausgebrannten Kerne einst aktiver Sterne wie unserer Sonne. Es scheint wahrscheinlich, dass einige früher ihre eigenen Solarsysteme hatten. Bisher haben Astronomen die staubigen Überreste planetarischer Krusten in der Atmosphäre von vier Weißen Zwergen entdeckt.

Die Forschergemeldetdiese faszinierendenpeer-reviewedergibt sichNaturastronomieam 11. Februar 2021.

Laut Analyse des gefundenen verdampften Materials sind dies die Überreste der äußeren Schichten, der Krusten, von Planeten, die in ihrer felsigen Zusammensetzung der Erde und dem Mars ähnlich sind und diese Sterne umkreisten. Die chemische Zusammensetzung dieser Krusten war der kontinentalen Kruste der Erde sehr ähnlich. Die Planeten wären verdampft, als die ehemaligen Sterne – solche wie unsere Sonne, die nicht massiv genug sind, um Neutronensterne zu werden – sich in . verwandeltenroter RieseSterne, bevor sie schließlich zu einem übrig gebliebenen Kern oder Weißen Zwerg schrumpfen. Der Begriff erdähnlich wird hier in dem Sinne verwendet, dass die felsige Zusammensetzung dieser Welten unserer ähnlich war, obwohl uns dies nicht sagt, wie die tatsächlichen Bedingungen auf ihren Oberflächen waren. einschließlich Temperatur, Atmosphäre usw.

Strahlend weißer, erdgroßer Ball neben der Erde, dahinter Sterne.

Größenvergleich des Weißen Zwergs Sirius B zur Erde. Weiße Zwerge sind die verbliebenen ausgebrannten Kerne ehemals aktiver Sterne wie unserer Sonne. Bild überDIES/ NASA.




Die Entdeckung wurde mit Daten von mehr als 1.000 nahen Weißen Zwergensternen der Europäischen Weltraumorganisation gemachtGaiaFernrohr. Ein Stern stach besonders hervor, als sie die Daten mit analysiertenSpektroskopie. Auf diese Weise konnten die Forscher feststellen, welche Elemente in der Atmosphäre der Weißen Zwerge vorhanden sind. Es stellte sich heraus, dass der Weiße Zwerg von besonderem Interesse warLithiumin seiner Atmosphäre. Es wurde dann auch bei drei weiteren Weißen Zwergen gefunden, und einer davon hatte auchKalium.

Warum ist das von Bedeutung? Die Forscher verglichen die Verhältnisse dieser beiden Elemente mit zwei anderen, die ebenfalls gefunden wurden:NatriumundKalzium. Überraschenderweise stimmen die Verhältnisse mit denen der felsigen Krusten von Erde und Mars überein. Die Wissenschaftler schätzten, dass sie seit etwa 2 Millionen Jahren in der Atmosphäre der Sterne vorhanden waren, nachdem die Krusten der ehemaligen Planeten verdampft waren. Als HauptautorMark Hollandsnotiert in aStellungnahme:

In der Vergangenheit haben wir alle möglichen Dinge wie Mantel- und Kernmaterial gesehen, aber wir hatten keine definitive Entdeckung der planetaren Kruste. Lithium und Kalium sind gute Indikatoren für Krustenmaterial, sie sind nicht in hohen Konzentrationen im Mantel oder Kern vorhanden.

Jetzt wissen wir, nach welcher chemischen Signatur wir suchen müssen, um diese Elemente zu erkennen, und haben die Möglichkeit, eine große Anzahl von Weißen Zwergen zu untersuchen und mehr davon zu finden. Dann können wir uns die Verteilung dieser Signatur ansehen und sehen, wie oft wir diese planetarischen Krusten entdecken und wie sich das mit unseren Vorhersagen vergleicht.


Die Forscher vermuten, dass die verdampften Elemente eher von Gesteinsbrocken stammten, die von Planeten abbrachen als von ganzen Planeten. Es gibt eine Menge von diesem Material, etwa 300.000Gigatonnenin jedem Stern (eine Gigatonne entspricht einer Milliarde Tonnen), der bis zu 60 Gigatonnen Lithium und 3.000 Gigatonnen Kalium enthält, was einer 60 km langen Kugel ähnlicher Dichte wie die Erdkruste entspricht.

Lächelnder Mann mit Sonnenbrille und Berg im Hintergrund.

Mark Hollands von der University of Warwick, Hauptautor der neuen Studie. Bild überUniversität Warwick.

Die Entdeckung dieses Krustenmaterials ist spannend, da es wertvolle Hinweise darauf liefert, woraus die ehemaligen Planeten bestanden, aber schwieriger zu entdecken ist als Material aus dem inneren Kern oder Mantel, das zuvor bei Weißen Zwergen gesehen wurde.

Diese Weißen Zwerge sind ebenfalls sehr alt und haben ihren Brennstoff vor etwa 10 Milliarden Jahren verbrannt. Das bedeutet auch, dass die ehemaligen Planetensysteme zu den ältesten der Galaxis gehörten. Wenn einer dieser Planeten, älter als alle anderen in unserem Sonnensystem, tatsächlich bis zu einem gewissen Grad erdähnlich wäre (abgesehen von der bloßen Zusammensetzung), dann hätte jedes mögliche Leben noch länger Zeit gehabt, sich zu entwickeln, bevor sich seine Sterne zu roten Riesen aufblähten und sie verzehrt. MitverfasserPier Emmanuel Tremblaygenannt:


In einem Fall betrachten wir die Planetenentstehung um einen Stern, der imgalaktischer Heiligenschein, vor 11-12,5 Milliarden Jahren, daher muss es eines der ältesten bisher bekannten Planetensysteme sein. Ein weiteres dieser Systeme bildete sich um einen kurzlebigen Stern, der anfangs mehr als das Vierfache der Sonnenmasse aufwies, eine rekordverdächtige Entdeckung, die wichtige Beschränkungen aufzeigt, wie schnell sich Planeten um ihre Wirtssterne bilden können.

Interessanterweise ist einer der Weißen Zwerge etwa 70 % massiver als der Durchschnitt. Die Forscher glauben, dass sich in einer umgebenden Trümmerscheibe mehr Krustenmaterial befinden muss, das die Menge in der Atmosphäre des Weißen Zwergs wieder auffüllt. Andernfalls sollte das Material bereits verschwunden sein. Es wurde auch eine übermäßige Menge an Infrarotlicht entdeckt, was darauf hindeutet, dass eine Trümmerscheibe vom Stern erhitzt und bei längeren Wellenlängen wieder abgestrahlt wurde.

Erdähnlicher Planet mit Sonne im Hintergrund.

Künstlerisches Konzept von Kepler-186f, dem ersten erdgroßen Gesteinsplaneten, der in der bewohnbaren Zone seines Sterns gefunden wurde. Die Entdeckung der verdampften Krustenreste bei Weißen Zwergen, die in ihrer Zusammensetzung der Erde und dem Mars ähnlich sind, legt ferner nahe, dass solche Welten in unserer Galaxie weit verbreitet sind. Bild überNASA/ SETI Institut/ JPL-Caltech.

Wie Hollands auch bemerkte:

Nach unserem Verständnis geschieht die Bildung von Gesteinsplaneten in verschiedenen Planetensystemen auf ähnliche Weise. Anfangs bestehen sie aus einem ähnlichen Material wie der Stern, aber im Laufe der Zeit trennen sich diese Materialien und Sie erhalten unterschiedliche chemische Zusammensetzungen in verschiedenen Teilen der Planeten. Wir können sehen, dass diese Objekte irgendwann eine Differenzierung erfahren haben, bei der sich die Zusammensetzung von der Ausgangszusammensetzung des Sterns unterscheidet.

Es ist mittlerweile bekannt, dass die meisten normalen Sterne wie die Sonne Planeten beherbergen, aber jetzt gibt es die Möglichkeit, auch die Häufigkeit verschiedener Materialarten zu untersuchen.

Wir wissen bereits durch die Entdeckung von Exoplaneten durch Teleskope, dass es in unserer Galaxie viele felsige Welten gibt, die der Größe der Erde ähnlich sind und einige etwas größer, sogenannte Supererden. Inzwischen werden sogar einige kleinere marsgroße Planeten gefunden. Die Entdeckung und das Studium von Krustenresten ähnlicher, aber längst vergangener Welten um Weiße Zwerge zeigen, dass zumindest einige dieser Planeten eine erdähnliche Zusammensetzung haben. Wenn es um die Suche nach Beweisen für Leben anderswo geht, ist das in der Tat eine aufregende und verlockende Entdeckung.

Fazit: Astronomen haben erstmals die verdampften Überreste ehemaliger Planetenkrusten in der Atmosphäre von Weißen Zwergensternen entdeckt.

Quelle: Alkalimetalle in Weißer-Zwerg-Atmosphären als Tracer uralter planetarischer Krusten

Über die University of Warwick

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