Kad zvijezde poput našeg Sunca iscrpe vodoničko gorivo, one ulaze u ono što je poznato kao njihova faza crvenog giganta (RGB). Karakteristično je da se zvijezda širi do nekoliko puta više od svoje originalne veličine, nakon čega prolijevaju svoje vanjske slojeve i postaju kompaktni bijeli patuljci. Tijekom sljedećih nekoliko milijardi godina, vjeruje se da će ove zvijezde polako trošiti sve predmete i prstenove prašine koji su još uvijek dovoljno blizu da na njih utječe njihova gravitacija.
Međutim, građanka znanstvenica Melina Thévenot nedavno je otkrila iznenađujuće otkriće promatrajući sustav bijelog patuljaka. Na temelju podataka iz misije WRS-a sa širokim poljem, ova zvijezda je bila bijeli patuljak već nekoliko godina, ali još uvijek ima više prstenova prašine oko sebe. Poznato kao LSPM J0207 + 3331 (ili J0207), ovo otkriće moglo bi primorati istraživače da preispitaju modele planetarnih sustava.
Otkriće je napravljeno kroz Backyard Worlds: Planet 9, projekt koji je vodio Marc Kuchner (astrofizičar iz NASA-inog centra za svemirske letove Goddard) koji se oslanja na volontere da razvrstaju podatke WISE-a za nova otkrića. Smješteni oko 145 svjetlosnih godina u zviježđu Jarac, astronomi sumnjaju da bi J0207 mogao biti prvi poznati primjer bijelog patuljka s više prstenova prašine i najstariji.
Otkriće je također predmet nedavne studije objavljene u The Astrophysical Journal („Bijeli patuljak od 3 Gyr s toplom prašinom otkriven u dvorištima svijeta: Projekt građanstva na planeti 9“). Kao što je John Debes, astronom iz Instituta za svemirski teleskop u Baltimoru i vodeći autor na papiru, otkrio u nedavnom NASA-ovom saopćenju za javnost:
"Ovaj je bijeli patuljak toliko star da svaki proces unošenja materijala u svoje prstenove mora raditi u vremenskim razmacima od milijarde godina. Većina modela koji su znanstvenici stvorili da objasne prstenove oko bijelih patuljaka djeluju dobro i do oko 100 milijuna godina, tako da ova zvijezda zaista izaziva naše pretpostavke o razvoju planetarnih sustava. "
Zvijezdu je otkrila NASA-ina misija pretraživača širokog polja (WISE) koja je pokupila jak infracrveni signal, sugerirajući prisustvo prašine. Na temelju brzine kojom se bijele patuljaste zvijezde vremenom hlade, Debesov tim izračunao je iz njegove površinske temperature - nešto više od 5.800° C (10,500° F) - da je J0207 u fazi bijelog patuljka već oko 3 milijarde godina.
Ova nova otkrića proturječe onome što astronomi već neko vrijeme sumnjaju u evoluciju zvjezdanih sustava. U prošlosti su astronomi promatrali kako će se planeti i asteroidi koji prežive preživjeti RGB fazu zvijezde odmaknuti dalje nakon što uđe u fazu bijelog patuljaka. To je zbog toga što je zvijezda izgubila velik dio svoje mase, a samim tim i gravitacijski utjecaj na okolne objekte.
Astronomi predviđaju da će se to dogoditi našem Sunčevom sustavu za oko 5 milijardi godina. Nakon širenja obuhvatiti Veneru, Merkur i Zemlju, naše će Sunce izgubiti svoje vanjske slojeve i postati bijeli patuljak. U ovom će trenutku preostali planeti i objekti (koji će vjerojatno uključivati Glavni asteroidni pojas, plinske divove i Kuiperov pojas) odletjeti prema van.
Međutim, u 1 do 4% slučajeva, bijeli patuljci pokazali su infracrvenu emisiju što ukazuje da su okruženi diskovima prašine ili prstenovima. Znanstvenici smatraju da je to možda rezultat asteroida i kometa koji su izbačeni iz pojaseva putem gravitacione interakcije s raseljenim planetima i poslani prema zvijezdi. Dok se ova tijela približavaju bijelom patulju, rastrgana su od plimnih poremećaja uzrokovanih snažnom gravitacijom zvijezde.
Rezultirajući krhotine tada bi tvorile prašnjav prsten koji polako pada prema unutra i nakuplja se na površinu zvijezde. Međutim, u svim prethodnim slučajevima diskovi i prstenovi prašine primijećeni su samo oko bijelih patuljaka starih oko milijardu godina. To se činilo u skladu sa stavom da su stariji bijeli patuljci učinkovito potrošili zalihe asteroida i rezultirajući prstenje prašine.
Ovo posljednje otkriće učinkovito čini J0207 najstarijim i najhladnijim bijelim patuljem s prašinom koju je ikada promatrao. Kad je prvi put primijetila infracrvene signale J0207, Melina Thévenot mislila je da su to loši podaci. U to je vrijeme pretraživala europske svemirske agencije Gaia arhive misije za smeđe patuljke, koje je teško otkriti iznad njihove infracrvene emisije.
Nakon savjetovanja s WISE infracrvenim podacima, shvatila je da je previše svijetla i daleka da bi bila smeđi patuljak. Thévenot je te nalaze prenio ekipi Backyard Worlds: Planet 9, koja je potom dobila daljnja opažanja iz Opservatorija W. M. Keck na Havajima. Kao što je Thévenot objasnio:
"To je stvarno motivirajući aspekt pretraživanja. Istraživači će pomeriti svoje teleskope kako bi pogledali svjetove koje ste otkrili. Ono u čemu posebno uživam je interakcija s fantastičnim istraživačkim timom. Svi su vrlo ljubazni i uvijek pokušavaju najbolje iz naših otkrića. "
Štoviše, Debes i njegovi kolege sumnjaju da J0207 čak može imati sustav prstenova. U svojoj studiji sugeriraju da bi se to sastojalo od dvije različite komponente: tankog vanjskog prstena na kojem gravitacija bijelog patuljka razbija asteroide i šireg prstena bliže zvijezdi. Ova nova promatranja vjerojatno će prisiliti astronome da preispitaju svoje modele kako se razvijaju planetarni sustavi.
"Izgradili smo dvorišne svjetove: planeta 9 uglavnom za traženje smeđih patuljaka i novih planeta u Sunčevom sustavu", rekao je Kuchner. „Ali rad sa znanstvenicima građanima uvijek vodi iznenađenju. Oni su glasni - projekt je upravo proslavio svoj drugi rođendan, a već su otkrili više od 1000 vjerojatno smeđih patuljaka. Sada kada smo ponovno pokrenuli web mjesto s dvostrukom količinom podataka WISE, radujemo se još uzbudljivijim otkrićima. "
Osim prisiljavanja na ponovno razmišljanje o tome kako se planetarni sustav razvija s vremenom, ovo bi istraživanje moglo pružiti tragove o budućnosti vlastitog Sunčevog sustava. Jednom kada naše Sunce postane bijeli patuljak, vjerojatno će provesti narednih nekoliko milijardi godina konzumirajući asteroide i KBO-e koje su preživjeli plinski divovi izbacili iz pojasa. Prema ovom najnovijem istraživanju, mogao bi dobiti i prašinu oko nekoliko milijardi godina kasnije.
I dok je ovo otkriće blagodat za astronome, ono pokazuje i što je moguće zahvaljujući suradnji znanstvenih organizacija i građanskih znanstvenika. U doba istraživanja egzoplaneta i napredne astronomije, sama količina podataka takve suradnje čini ne samo potrebnima, nego i vrlo unosnim.
