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Se detectan costras evaporantes de planetas similares a la Tierra en estrellas moribundas

Restos de una corteza planetaria que se desintegran bajo las fuerzas de las mareas alrededor de una enana blanca fría. El material en el disco cerca de la estrella central se ha evaporado y fluye hacia la atmósfera de la enana blanca. Crédito: Universidad de Warwick / Mark Garlick

Se han descubierto restos de planetas con escamas similares a la Tierra en cuatro atmósferas cercanas enano blanco Quiénes son las estrellas Universidad de Warwick Los astrónomos ofrecen un vistazo de los planetas que alguna vez orbitaron hace miles de millones de años.

  • Las observaciones de litio y potasio alrededor de estrellas enanas blancas indican restos de las escamas de un planeta rocoso
  • El análisis realizado por astrónomos dirigidos por la Universidad de Warwick mostró que la composición química de las cortezas es muy similar a la corteza continental de la Tierra.
  • Las capas externas de las enanas blancas contienen hasta 300.000 gigatoneladas de escombros de roca, que incluyen hasta 60 gigatoneladas de litio y 3000 gigatoneladas de potasio.
  • Estas enanas blancas se encuentran entre las estrellas más antiguas de nuestra galaxia y podrían albergar uno de los sistemas planetarios más antiguos descubiertos hasta ahora.

Los restos de planetas con escalas similares a la Tierra en las atmósferas de cuatro estrellas enanas blancas cercanas han sido descubiertos por astrónomos de la Universidad de Warwick, lo que permite vislumbrar qué planetas pudieron haber orbitado hace miles de millones de años.

Estas cortezas de las capas externas de los planetas rocosos se parecen a la Tierra y Marte Y podría dar a los astrónomos una mayor comprensión de la química planetaria que alguna vez albergaron estas estrellas moribundas.

El descubrimiento se informó el 11 de febrero de 2021 en la revista. Astronomía natural Incluye uno de los sistemas planetarios más antiguos que los astrónomos han visto hasta la fecha.

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El equipo dirigido por la Universidad de Warwick estaba analizando datos del telescopio Jaya de la Agencia Espacial Europea de más de 1.000 estrellas enanas blancas cercanas cuando encontraron una señal inusual de una enana blanca específica. Los investigadores de la Universidad de Warwick han recibido financiación del Consejo Europeo de Investigación y del Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC).

Utilizaron espectroscopía para analizar la luz proveniente de la estrella en diferentes longitudes de onda, lo que les permite detectar cuándo los elementos en la atmósfera de la estrella absorben luz de diferentes colores y determinar qué elementos están presentes y en qué cantidad. También examinaron 30.000 espectros de enanas blancas del Sloan Digital Sky Survey publicado durante los últimos 20 años.

La señal coincidía con la longitud de onda del litio, y los astrónomos pronto descubrieron otras tres enanas blancas con la misma señal, una de las cuales también se observó con potasio en su atmósfera. Al comparar la cantidad de litio y potasio con los otros elementos que descubrieron, sodio y calcio, encontraron que la proporción de los elementos coincide con la composición química de la corteza de planetas rocosos como la Tierra y Marte, si esas costras se hubieran evaporado y mezclado por dentro. Las capas externas de la estrella estuvieron gaseosas durante un período de 2 millones de años.

El autor principal, el Dr. Mark Hollandes, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, dijo: “En el pasado, hemos visto todo tipo de cosas como el manto y los materiales básicos, pero no hemos tenido un descubrimiento final del planeta. corteza. El litio y el potasio son buenos indicadores de la materia de la corteza, y no están presentes en altas concentraciones en el manto “. O pulpa.

“Ahora que sabemos qué firma química buscar para descubrir estos elementos, tenemos la oportunidad de observar un gran número de enanas blancas y encontrar más de ellas. Luego podemos ver la distribución de esta firma y ver cuántas veces descubrimos costras planetarias y cómo eso se compara con nuestras predicciones “.

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Las capas externas de las enanas blancas contienen hasta 300.000 gigatoneladas de escombros de roca, que incluyen hasta 60 gigatoneladas de litio y 3000 gigatoneladas de potasio, equivalentes a 60 kilómetros de una esfera de densidad similar a la corteza terrestre. La cantidad de material de la corteza detectada en masa es similar a la de los asteroides que vemos en nuestro sistema solar, lo que lleva a los astrónomos a creer que lo que ven alrededor de las cuatro estrellas es material extraído de un planeta, no de un planeta entero en sí.

Observaciones anteriores de enanas blancas encontraron evidencia de material del núcleo interno y del manto planetario, pero no evidencia concluyente de materia de la corteza. La corteza es una pequeña fracción de la masa del planeta y los elementos descubiertos en este estudio solo pueden detectarse cuando la estrella está extremadamente fría. Las enanas blancas están muriendo por su ciclo de vida, ya que han gastado su combustible y se han enfriado durante miles de millones de años. Se cree que estas cuatro enanas blancas quemaron su combustible hace hasta 10 mil millones de años y podrían estar entre las enanas blancas más antiguas que se formaron en nuestra galaxia.

El coautor, el Dr. Pierre Emmanuel Tremblay, de la Universidad de Warwick, dijo: “En un caso, estamos viendo la formación de un planeta alrededor de una estrella que se formó en la corona galáctica, hace 11-12.5 mil millones de años, y luego debería ser uno de los sistemas planetarios más antiguos conocidos hasta la fecha. Otro de estos sistemas alrededor de una estrella de corta vida fue la masa del sol al principio más de cuatro veces la masa del sol, un descubrimiento récord que proporciona restricciones importantes sobre cómo rápidamente se forman planetas alrededor de sus estrellas anfitrionas.

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Entre las más antiguas de estas enanas blancas, hay un 70% más de masa que el promedio, por lo que su masa masiva generalmente haría que cualquier material en su atmósfera desapareciera con relativa rapidez, lo que lleva a los astrónomos a concluir que el material de la corteza debe regenerarse a partir del disco de escombros circundante. Además, los astrónomos han detectado más luz infrarroja de la que se hubiera esperado solo para la enana blanca, lo que indica que el disco está siendo calentado por su estrella y luego re-irradiado a longitudes de onda más largas.

“Según lo entendemos, los planetas rocosos se forman de forma similar en diferentes sistemas planetarios. Inicialmente, se forman a partir de una composición física similar a una estrella, pero con el tiempo estos materiales se separan y terminas con diferentes composiciones químicas en diferentes partes de los planetas “, añadió el Dr. Holland. Vemos que en algún momento estos cuerpos se diferencian, ya que la formación difiere de la formación inicial de la estrella.

“Ahora se comprende bien que la mayoría de las estrellas ordinarias, como el Sol, albergan planetas, pero ahora existe la oportunidad de observar también la frecuencia de diferentes tipos de materiales”.

Referencia: “Metales alcalinos en la atmósfera de la enana blanca como rastreadores de cortezas planetarias antiguas” Publicado por Mark A. Hollandes, Pierre Emmanuel Tremblay, Boris T. Gencic, Detlev Koester y Nicolas Pietro Gentili-Fusilo, 11 de febrero de 2021 Astronomía natural.
DOI: 10.1038 / s41550-020-01296-7

Este proyecto ha recibido financiación del Consejo Europeo de Investigación (ERC) en el marco del Programa de Investigación e Innovación de la Unión Europea Horizonte 2020 (Acuerdo de subvención n. ° 677706 (WD3D))