noviembre 30, 2022

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Las estrellas muertas cubiertas de basura espacial pueden revelar el origen de los planetas

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estrellas enanas blancas Son comedores desordenados, y las migas en sus rostros pueden revelar los orígenes de los núcleos planetarios.

Cuando el astrónomo de la Universidad de Cambridge Amy Bonsor Ella y sus colegas estudiaron el espectro de luz de las enanas blancas, los restos quemados de estrellas jóvenes, y notaron parches de elementos más pesados ​​en las superficies de las estrellas donde debería haber una extensión brillante de helio e hidrógeno. Los astrónomos se dieron cuenta de que las superficies de las estrellas estaban llenas de desechos de asteroides y cometas que habían caído en las estrellas, que se podían ver en la superficie por un corto tiempo antes de hundirse en las profundidades.

La composición química de esas migajas planetarias, visible en sus espectros, las longitudes de onda de luz específicas que emite cada químico, sugiere que los componentes básicos de los planetas son tan antiguos como el sistema estelar mismo, en lugar de cosas que se forman más tarde a partir del disco de material. alrededor del cual orbita la estrella.

qué hay de nuevo – Es malo, pero es cierto: la mayoría de las estrellas finalmente engullen al menos algunos planetas y otros fragmentos de roca espacial en sus órbitas. Los sistemas solares pueden ser lugares peligrosos, especialmente en sus primeras etapas, ya que la gravedad de los planetas saca de su camino a otros planetas, u objetos más pequeños, como asteroides y cometas. algunas de esas cosas Salida del sistema solar Para empezar una nueva vida planetas rebeldespero otros terminan girando en espiral hacia la gravedad masiva de la estrella en el corazón del sistema.

Parece que Ocurre con frecuencia en los sistemas estelares de enanas blancas.Según Bonsor.

«La estrella anfitriona perdió masa, lo que le dio a los planetas un mayor ‘impacto’ que los cometas o los asteroides», dijo. inverso.

De las enanas blancas cuyos espectros fueron medidos por los astrónomos, entre el 30 y el 50 por ciento fueron capturadas con las migajas devoradoras de planetas todavía en sus caras. Dependiendo de la temperatura, la composición y la gravedad de la superficie de la estrella, la materia que cae en ella puede tardar desde días hasta millones de años en hundirse bajo la superficie y desaparecer de la vista. Mientras tanto, los astrónomos que estudian la estrella pueden medir elementos como silicio, magnesio, hierro, cromo, níquel y más.

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Bonsor y sus colegas notaron algo extraño acerca de las migajas de planetas (una pequeña fracción de las enanas blancas todavía se sentían culpables) y eso podría revelar más detalles sobre cómo y cuándo se forman los planetas.

Aquí está el fondo – En una enorme nube de gas llamada nebulosa, la materia a veces se acumula hasta colapsar por su propio peso. Cuando eso sucede, el calor y la presión en su centro son suficientes para iniciar la fusión de los átomos de hidrógeno en helio, la reacción termonuclear en el núcleo de la estrella. Con el tiempo, la estrella recién nacida atrae más material. Algunos alimentan a la estrella en crecimiento, pero la mayoría termina en órbita a su alrededor. Gradualmente, partes de ese asunto comienzan a agruparse.

Una impresión artística de un exoplaneta en descomposición que orbita dentro de un disco de escombros planetarios. Mark Garlick/Biblioteca de imágenes científicas/Biblioteca de imágenes científicas/Getty Images

Estos cúmulos de polvo se llaman planetesimales: son los comienzos de los planetas que crecerán más tarde. Dependiendo de la pura casualidad, algunos planetas menores pueden eventualmente atraer suficiente gas y polvo cercanos para convertirse en planetas, tal vez un planeta enano como Plutón o un gigante gaseoso como Júpiter. Otros no alcanzan este potencial. Muchos de los asteroides de nuestro sistema solar son planetas jóvenes que nunca crecieron más allá de esta etapa muy temprana.

Sin embargo, lo que los astrónomos no están seguros es exactamente cuándo los planetas jóvenes comienzan a fusionarse a partir del disco de material alrededor de una estrella recién nacida. La mayoría de los modelos sugieren que esto sucede más tarde, a medida que el disco de materia evoluciona para contener relativamente menos gas y más polvo y hielo. Pero los escombros que Bonsor y sus colegas vieron hundirse lentamente en las superficies de algunas enanas blancas indican que los bloques de construcción de los planetas comienzan a formarse muy pronto después de la estrella que orbitan.

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Por qué eso importa – Para los científicos que quieren entender por qué nuestro mundo natal o cualquier otro planeta tiene tal mezcla de elementos, entender el tiempo es crucial.

La estrella AT Tauri es un objeto estelar joven de no más de unos pocos millones de años. Mark Garlick/Biblioteca de imágenes científicas/Biblioteca de imágenes científicas/Getty Images

«Hay un debate en la literatura en este momento sobre cuán importante sería el hecho de que los componentes básicos de la Tierra probablemente se diferenciaron (formaron un núcleo de hierro) para la eventual formación de la Tierra», dice Bonsor. «Podría cambiar la composición final del planeta, incluidas especies clave como el uranio y el torio que proporcionan el calor interno».

Profundizando en los detalles – La mayoría de las veces, las enanas blancas que se alimentan de asteroides golpeados parecen tener una dieta bien balanceada. Las migajas de desechos planetarios en sus superficies son una mezcla uniforme de minerales y rocas. Pero en una pequeña fracción de las estrellas que Bonsor y sus colegas notaron, los escombros que se hunden lentamente en sus superficies parecen ser en su mayoría metales como hierro, cromo o níquel, o en su mayoría material rocoso como magnesio y silicatos.

Parecía como si esas estrellas se estuvieran alimentando de planetas más pequeños cuya materia se había estratificado, con la materia más densa hundiéndose en el centro del planeta. Si este es el caso, entonces los planetesimales deben haberse fundido por completo en algún momento (después de todo, los grumos de sólidos no se asientan en capas; los líquidos sí).

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A veces esto sucede cuando un planeta envejece lo suficiente como para calentar la presión de su interior, pero las simulaciones de Bonsor y sus colegas sugieren que los planetas enteros no deberían ser vulnerables a ser tragados por enanas blancas. Este es un destino más probable para grupos más pequeños de roca y metal: los planetesimales. Esto significa que algo debe haberlos calentado hasta el punto de fusión.

Bonsor y sus colegas dicen que el culpable probablemente sea un isótopo llamado aluminio-26, que es un átomo de aluminio con 26 protones y 26 neutrones. Es radiactivo y, cuando se desintegra, emite suficiente calor para derretir el hierro y las rocas que lo rodean.

Los científicos están bastante seguros de que esto es lo que sucedió en nuestro sistema solar, basándose en el hecho de que los productos de descomposición se encuentran dispersos por todo el cinturón de asteroides. Pero esto es lo que pasa con el aluminio-26: se descompone rápidamente, con una vida media de 700.000 años. Y después de una vida media o dos, ya no hay mucho calentador.

Que sigue – Todo el trabajo realizado hasta ahora indica que si estos asteroides, los que chocaron con las enanas blancas y dejaron pequeñas migas esparcidas por sus superficies, fueron derretidos por el calor del aluminio-26 en descomposición, creen Bonsor y sus colegas, entonces lo hicieron. Ocurrió dentro de los primeros cientos de miles de años después del nacimiento de la estrella, mucho antes de lo que esperaban los científicos.

El siguiente paso para Bonsor y sus colegas será estudiar más enanas blancas y ver qué fragmentos de planetas aún están adheridos a sus superficies.

«Jaya ha identificado cientos de miles de enanas blancas, a muchas de las cuales se puede acceder fácilmente mediante observaciones espectrales terrestres», dice.

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