Zum ersten Mal haben Astronomen Bilder aufgenommen, die zeigen, wie ein Stern einen seiner Planeten verschlingt. Der Stern mit dem Namen ZTF SLRN-2020 befindet sich in der Milchstraße im Sternbild Aquila. Als der Stern seinen Planeten verschluckte, wurde der Stern auf das Hundertfache seines normalen Niveaus heller, was dem 26-köpfigen Astronomenteam, mit dem ich zusammengearbeitet habe, dies ermöglichte Erkennen Sie dieses Ereignis, während es passiert ist.
Ich bin theoretischer Astrophysiker, und ich habe die Computermodelle entwickelt, die unser Team verwendet, um die Daten zu interpretieren, die wir von Teleskopen sammeln. Obwohl wir nur die Auswirkungen auf den Stern sehen, nicht direkt auf den Planeten, ist unser Team zuversichtlich, dass das Ereignis, das wir beobachtet haben, ein Stern war, der seinen Planeten verschluckte. Die erstmalige Beobachtung eines solchen Ereignisses hat die seit langem bestehende Annahme bestätigt, dass Sterne ihre Planeten verschlucken, und hat aufgeklärt, wie dieser faszinierende Prozess abläuft.
Einen Blitz am dynamischen Nachthimmel finden
Das Team, mit dem ich zusammenarbeite, sucht nach den Licht- und Gasausbrüchen, die entstehen, wenn zwei Sterne zu einem größeren, einzelnen Stern verschmelzen. Zu diesem Zweck verwenden wir Daten aus dem Zwicky Transient Facility, ein Teleskop auf dem Palomar Mountain in Südkalifornien. Es werden nächtliche Bilder von weiten Teilen des Himmels aufgenommen, und Astronomen können diese Bilder dann vergleichen, um Sterne zu finden, deren Helligkeit sich im Laufe der Zeit ändert, sogenannte astronomische Transienten.
Die Herausforderung besteht nicht darin, Sterne zu finden, deren Helligkeit sich ändert – es geht darum, die Ursache für eine bestimmte Veränderung an einem Stern herauszufinden. Als mein Kollege Kishalay De sagt gern: „Es gibt viele Dinge am Himmel, die boomen.“ Der Trick zur Identifizierung von Sternverschmelzungen besteht darin, sichtbares Licht – wie die bei Palomar gesammelten Daten – mit Infrarotdaten von zu kombinieren Das WISE-Weltraumteleskop der NASAdas seit einem Jahrzehnt den gesamten Himmel untersucht.
Im Jahr 2020 wurde der Stern ZTF SLRN-2020 innerhalb von nur 10 Tagen plötzlich 100-mal heller im sichtbaren Licht. Dann begann es langsam wieder zu seiner normalen Helligkeit zurückzukehren. Etwa neun Monate zuvor begann dasselbe Objekt ebenfalls viel Infrarotlicht auszusenden. Genau so sieht es aus, wenn zwei Sterne miteinander verschmelzen, mit einem entscheidenden Unterschied: Alles wurde verkleinert. Die Helligkeit und Gesamtenergie dieses Ereignisses waren etwa tausendmal geringer als bei jedem der verschmelzenden Sternpaare, die Astronomen bisher gefunden hatten.
Wenn ein Stern seine Planeten verschluckt
Die Vorstellung, dass Sterne einige ihrer Planeten verschlingen könnten, ist in der Astronomie seit langem eine Annahme. Das wissen Astronomen schon lange, wenn Sterne entstehen In ihren Kernen geht ihnen der Wasserstoff aussie werden heller und beginnen zu leuchten an Größe zunehmen.
Viele Planeten haben solche Umlaufbahnen kleiner als die letztendliche Größe ihrer Muttersterne. Wenn also einem Stern der Treibstoff ausgeht und er anfängt, sich auszudehnen, werden die Planeten in der Nähe unweigerlich verbraucht.
Interpretation eines Sternblitzes
Beim ZTF-SLRN-2020-Ausbruch sah unser Team nie den Planeten selbst, sondern nur die Aufhellung, als der Stern den Planeten absorbierte. Hier ermöglichte uns die Kombination theoretischer Modelle mit den Beobachtungsdaten zu verstehen, was die Teleskope erfassten.
Die Verschmelzung zweier Sterne zu einem einzigen, größeren Stern ist ein dramatisches Ereignis das Materie in die Umgebung der Sterne schleudert. Ein großer Teil meiner Karriere konzentrierte sich darauf Modellierung der Art und Weise, wie sich Sterngas bewegt und stürzt in sich selbst ab und wird in diesen Momenten intensiver Interaktion ausgestoßen.
Meine Arbeit hat gezeigt, dass die Gesamtmasse der bei einem Verschmelzungsereignis ausgestoßenen Materie proportional zur ist Größe der an der Fusion beteiligten Objekte. Verschmelzen Sie zwei gleich große Sterne und Sie sehen eine riesige Störung. Verschmelzt ein Stern mit einem viel kleineren Begleiter, könnte das Ereignis einen winzigen Bruchteil der Gesamtmasse der Sterne verschleudern.
Die beim Ausbruch von ZTF SLRN-2020 freigesetzte Energie war tausendmal geringer als typisch für eine Zwei-Sterne-Fusion. Dies bedeutet, dass das Objekt, das mit dem Stern verschmolz, tausendmal weniger wog als ein normaler Stern. Dieser Hinweis wies unser Team auf einen Gasriesenplaneten hin – wie Jupiter in unserem eigenen Sonnensystem, der etwa tausendmal weniger wiegt als die Sonne.
Der Planet um ZTF SLRN-2020 flog über die Sternoberfläche, bevor er schließlich in den Stern fiel.
Im Vergleich zu Jupiter muss dieser Planet jedoch einen haben umkreiste den Stern viel näherwobei ein Umlauf um den Stern nur wenige Tage dauert. Etwa 1 % der Sterne Teilen Sie diese Konfiguration eines großen Planeten, der seinen Mutterstern unglaublich nahe umkreist.
Darüber hinaus denke ich, dass diese Konfiguration eines großen Planeten in der Nähe seines Sterns wichtig für die Entstehung des Ereignisses ist, das unser Team gesehen hat. Meine früheren Forschungen deuten darauf hin, dass dies bei kleineren Planeten der Fall sein könnte – oder solchen in weiter entfernten Umlaufbahnen, die erst dann vernichtet werden, wenn ein Stern massiv an Größe zugenommen hat ohne erkennbaren Blitz verschluckt.
Von der Realität lernen
Anhand unserer Daten und Modellierungen für ZTF SLRN-2020 konnte unser Team ein viel klareres Bild davon zeichnen, wie Sterne und Planeten verschmelzen. Zunächst gleitet der Planet viele Jahre lang über die Oberfläche des Sterns, erwärmt sich dabei langsam und stößt Material aus aus der Atmosphäre des Sterns. Wenn sich dieses Gas ausdehnt und abkühlt, bilden einige davon Moleküle und Staub. Diese Staubwolke verleiht dem Stern eine zunehmend rötlichere Farbe und sendet immer mehr Infrarotstrahlung aus.
Im Fall von ZTF SLRN-2020 schrumpfte die Umlaufbahn des Planeten zunächst langsam, dann immer schneller, als der Planet durch die dichteren Schichten der Sternatmosphäre brach. Schließlich, nur wenige Tage später, stürzte der Planet unter die Oberfläche des Sterns und wurde durch die Hitze und Wucht der Kollision auseinandergerissen. Diese schnelle Energiezufuhr lieferte Wärme, um die zehntägige, hundertfache Helligkeitssteigerung des ZTF SLRN-2020 zu ermöglichen. Nach diesem Höhepunkt begann der Stern zu verblassen und zeigte unserem Team, dass der Prozess des Planetenverschluckens beendet war und der Stern begann, wieder seinen gewohnten Betrieb aufzunehmen.
Auch wenn das zerstörerische Ereignis vorbei ist, gibt es noch viel zu lernen. Nächste Woche wird unser Team mit der Analyse der Daten beginnen James Webb-Weltraumteleskop in der Hoffnung, etwas über die Chemie des Gases zu erfahren, das jetzt ZTF SLRN-2020 umgibt.
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