Zespół amerykańskich astronomów badających gwiazdę RZ Piscium odkrył, że jej osobliwe, nieprzewidywalne spadki jasności mogą być spowodowane przez krążące wokół niej rozległe obłoki gazu i pyłu, będące pozostałościami po co najmniej jednej zniszczonej planecie.
„Nasze obserwacje wskazują, że mamy do czynienia z masywnymi obłokami gazu i pyłu, które okresowo blokują promieniowanie gwiazdy i najprawdopodobniej stopniowo zbliżają się do niej” mówi Kristina Punzi, doktorantka z Rochester Institute of Technology (RIT) w Nowym Jorku i główna autorka artykułu opisującego te odkrycia. „Choć mogą istnieć także inne wytłumaczenia, wskazujemy, że ten materiał mógł powstać w skutek rozerwania masywnych obiektów znajdujących się w pobliżu gwiazdy”.
RZ Piscium znajduje się około 550 lat świetlnych od nas w kierunku gwiazdozbioru Ryb. W trakcie tych losowych epizodów spadku jasności, które mogą trwać nawet dwa dni, jasność gwiazdy spada nawet 10-krotnie. Gwiazda emituje dużo więcej energii w zakresie podczerwonym niż gwiazdy takie jak Słońce, co wskazuje, że gwiazda otoczona jest dyskiem ciepłego pyłu. W rzeczywistości, około 8 procent całkowitej jasności tej gwiazdy emitowane jest w zakresie podczerwonym – to poziom, któremu dorównuje tylko kilka z tysięcy pobliskich gwiazd badanych w ciągu ostatnich 40 lat. Taki wynik wskazuje na olbrzymie ilości pyłu w otoczeniu gwiazdy.
Te jak i inne obserwacje doprowadziły astronomów do wniosku, że RZ Piscium to młoda gwiazda podobna do Słońca otoczona gęstym pasem planetoid, w którym częste kolizje mielą skały na pył.
Jednak dowody na to były bardzo niejasne. Alternatywna teoria wskazywała, że gwiazda jest nieco starsza od Słońca i właśnie rozpoczyna swoją przemianę w czerwonego olbrzyma. Pyłowy dysk po młodości gwiazdy rozproszyłby się w ciągu kilku milionów lat, dlatego astronomowie potrzebowali dodatkowego źródła pyłu, które mogłoby tłumaczyć jasność gwiazdy w podczerwieni. Starzejąca się gwiazda rosnąc zniszczyłaby wszelkie planety na ciasnych orbitach, a tym samym dostarczyłaby niezbędnych ilości pyłu.
Więc z czym mamy do czynienia? Z młodą gwiazdą z dyskiem odłamków czy z niszczącym planety gwiezdnym seniorem? Według badań przeprowadzonych przez Punzi et al. RZ Piscium jest po części i tym i tym.
Badacze przyjrzeli się gwieździe za pomocą satelity XMM-Newton (ESA) oraz 3-metrowego teleskopu Shane w Obserwatorium Lick w Kalifornii i 10-metrowego teleskopu Keck I w Obserwatorium W. M. Kecka na Hawajach.
Młode gwiazdy zazwyczaj bardzo dużo promieniowania emitują w zakresie rentgenowskim. Dzięki trwającym 11 godzin obserwacjom gwiazdy za pomocą XMM-Newton, zespół Punzi wykazał, że RZ Piscium także silnie emituje w tym zakresie. Jej całkowita intensywność promieniowania w promieniach X jest 1000 razy większa od Słońca, co praktycznie dowodzi, że mamy do czynienia z młodą gwiazdą.
Obserwacje prowadzone z Ziemi wskazują, że temperatura powierzchni gwiazdy wynosi około 5330 stopni Celsjusza, czyli jest tylko nieznacznie niższa od temperatury Słońca. Ponadto obserwacje wykazały, że gwiazda wzbogacona jest litem, który stopniowo niszczony jest w reakcjach jądrowych zachodzących we wnętrzach gwiazd.
„Ilość litu na powierzchni gwiazdy spada wraz z wiekiem gwiazdy, więc może on służyć za zegar mierzący upływ czasu od narodzin gwiazdy” mówi współautor artykułu Joel Kastner, dyrektor należącego do RIT Laboratory for Multiwavelength Astrophysics. „Nasze pomiary ilości litu w RZ Piscium wskazują na gwiazdę o tej temperaturze, której wiek wynosi od 30 do 50 milionów lat”.
Tak więc choć gwiazda jest młoda, to jednocześnie jest za stara, aby mogła być otoczona tak dużą ilością pyłu i gazu. „Większość gwiazd podobnych do Słońca traci swoje dyski protoplanetarne w ciągu kilku milionów lat od narodzin” mówi członek zespołu Ben Zuckerman, profesor astronomii z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. „Fakt, że wokół RZ Piscium posiada tak dużo gazu i pyłu po kilkudziesięciu milionach lat oznacza, że raczej niszczy ona, a nie tworzy, własne planety”.
Naziemne obserwacje także analizowały otoczenie gwiazdy dowodząc, że oprócz pyłu gwiazdę otaczają duże ilości gazu. Na podstawie temperatury pyłu (ok. 230 stopni Celsjusza), badacze ocenili, że większość pyłu okrąża gwiazdę w odległości około 50 milionów kilometrów.
„Choć uważamy, że większość pyłu okrąża gwiazdę w odległości podobnej do odległości Merkurego do Słońca, to pomiary także wskazują na zmienną i gwałtownie zmieniającą się emisję i absorpcję pochodzącą od gazu bogatego w wodór” mówi współautor Carl Meris z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. „Nasze pomiary dowodzą, że materia częściowo opada na gwiazdę, a częściowo się od niej oddala”.
Artykuł opisujący odkrycie opublikowany został 21 grudnia w periodyku The Astronomical Journal.
Najlepsze wytłumaczenie wszystkich dostępnych danych mówi, że gwiazda otoczona jest pyłem stanowiącym pozostałość po katastrofie o planetarnych proporcjach. Możliwe, że oddziaływania pływowe ze strony gwiazdy odzierają materię z bliskiego obiektu podgwiezdnego lub olbrzymiej planety powodując powstanie strumieni gazu i pyłu. Możliwe, że taka planeta uległa już całkowitemu zniszczeniu. Inna możliwość mówi, że masywne planety bogate w gaz zderzyły się ze sobą w niedawnej (w skali astronomicznej) przeszłości.
Źródło: NASA Goddard Space Flight Center