Projekt DESI otkriva spektre raspadnutih egzoplaneta

Astronomi koristeći instrument za spektroskopiju tamne energije (Dark Energy Spectroscopic Instrument - DESI) otkrili su nove uvide u sastav raspadajućih egzoplaneta analizom spektra bijelih patuljaka zagađenih padajućim planetarnim otpadom.

Međutim, zbog nepovoljnih posmatračkih uvjeta, instrument je povremeno imao razdoblja mirovanja. Umjesto mirovanja, istraživači su se okrenuli obližnjim nebeskim objektima, uključujući bijele patuljke, koji su ostaci zvijezda poput našeg Sunca. Ove kompaktne, guste zvijezde zadržavaju tragove materijala iz svojih bivših planetarnih sustava, omogućujući znanstvenicima da zaključe sastav davno mrtvih svjetova. Bijeli patuljci nastaju kada zvijezde poput našeg Sunca iscrpe svoje nuklearno gorivo i uruše pod gravitacijom, ostavljajući iza sebe jezgro koje se sastoji uglavnom od ugljika i kisika. Vremenom, preostala planetarna tijela, često kamena, ledena ili metalna, mogu biti povučena prema unutra gravitacijskom privlačenjem bijelog patuljka.

Kako se ovi objekti raspadaju, njihovi fragmenti padaju na površinu zvijezde, obogaćujući atmosferu težim elementima kao što su kisik, magnezij, silicij, kalcijum i željezo. Ti elementi služe kao otisci prstiju, otkrivajući kemijske znakove planeta koji su nekada kružili oko zvijezde. Do danas, otprilike 20% do 50% promatranih bijelih patuljaka pokazuje znakove metalnog zagađenja, što ukazuje na prisutnost planetarnih ostataka.

To svaki takav objekt čini vrijednom metom za razumijevanje raznolikosti planetarnih sustava. DESI-jeva suradnja usmjerena je na 12 posebno metalno bogatih bijelih patuljaka, proučavajući njihove spektre detaljnije nego ikad prije. Njihova analiza otkrila je da otpad koji se akretira na ove zvijezde sadrži širok raspon teških elemenata, od kojih su mnogi od suštinskog značaja za stvaranje stjenovitih planeta. Na primjer, kisik i magnezijum su kritične komponente silikatskih minerala, dok kalcijum i željezo doprinose stvaranju metalnih jezgara.

Ovi nalazi usklađeni su s sastavom Zemlje i Marsa, što ukazuje na to da su procesi oblikovanja planetarnih sustava u širem smislu slični u cijeloj galaksiji. Među proučavanim bijelim patuljcima, šest je pokazalo dovoljno čiste spektre kako bi se omogućila preciznija analiza sastava. Četiri su pokazale karakteristike u skladu s suvim materijalima za formiranje stijena, dok su dva pokazala različite znakove kisika, što potencijalno ukazuje na prisutnost planetesimala bogatih vodom. Takva otkrića pružaju zanimljive naznake o potencijalu za nastanjive okoline u drugim solarnim sustavima.

Paula Izquierdo, vodeća autorka studije i istraživačica na Sveučilištu Warwick, naglasila je važnost ovih otkrića. "Razumijevanje je li naš Sunčev sustav uobičajen ili rijedak zahtijeva veliki uzorak egzoplaneta s dobro karakteriziranim kemijskim sastavom", objasnila je. "Iako je DESI prvobitno dizajniran za istraživanje širenja svemira, njegovi neočekivani doprinosi planetarnoj znanosti naglašavaju vrijednost slučajnog otkrića. Kako suradnja nastavlja analizirati dodatne podatke, mogu se pojaviti daljnja otkrića o porijeklu i evoluciji egzoplaneta, produbljujući naše razumijevanje o tome kako se planeti formiraju i razvijaju u svemiru".