Keď hviezdy ako naše Slnko vyčerpajú svoje vodíkové palivo, vstúpia do fázy známej ako fáza červeného obra (RGB). Toto sa vyznačuje tým, že sa hviezda niekoľkokrát rozšírila v pôvodnej veľkosti, po ktorej odhodili svoje vonkajšie vrstvy a stali sa kompaktnými bielymi trpaslíkmi. V priebehu nasledujúcich niekoľkých miliárd rokov sa predpokladá, že tieto hviezdy pomaly spotrebúvajú akékoľvek predmety a prachové krúžky, ktoré sú stále dosť blízko, aby ich ovplyvnila ich gravitácia.
Občianska vedkyňa menom Melina Thévenot však nedávno zistila prekvapujúci objav pri pozorovaní systému bieleho trpaslíka. Na základe údajov z prieskumu WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) bola táto hviezda bielym trpaslíkom už miliardy rokov, ale stále má okolo seba niekoľko prstencov prachu. Tento objav, známy ako LSPM J0207 + 3331 (alebo J0207), by mohol prinútiť vedcov, aby prehodnotili modely planetárnych systémov.
Tento objav sa uskutočnil prostredníctvom Backyard Worlds: Planet 9, projektu vedeného Marcom Kuchnerom (astrofyzikom v Goddardovom vesmírnom letovom centre NASA), ktorý sa spolieha na to, že dobrovoľníci triedia údaje WISE pre nové objavy. Astronómovia, ktorí sa nachádzajú asi 145 svetelných rokov v súhvezdí Capricornus, majú podozrenie, že J0207 by mohol byť prvým známym príkladom bieleho trpaslíka s viacerými prachovými krúžkami a najstarším.
Tento objav bol tiež predmetom nedávnej štúdie uverejnenej v roku 2006 The Astrofyzical Journal („Biely trpaslík 3 gyr s teplým prachom objavený prostredníctvom záhrady Backyard Worlds: Planet 9 Citizen Science Project“). Ako John Debes, astronóm v Inštitúte pre vesmírny teleskop v Baltimore a hlavný autor na papieri, odhalil v poslednej tlačovej správe NASA:
„Tento biely trpaslík je tak starý, že akýkoľvek proces, ktorý privádza materiál do jeho prstencov, musí fungovať v časových intervaloch miliárd rokov. Väčšina modelov, ktoré vedci vytvorili na vysvetlenie krúžkov okolo bielych trpaslíkov, funguje dobre až do asi 100 miliónov rokov, takže táto hviezda naozaj spochybňuje naše predpoklady vývoja planetárnych systémov. “
Hviezda bola detekovaná misiou NASA (WISE) Infrared Survey Explorer (WISE), ktorá zachytila silný infračervený signál, čo naznačuje prítomnosť prachu. Na základe rýchlosti, akou sa biele trpaslíci v priebehu času ochladzujú, tím Debes vypočítal z povrchových teplôt - niečo vyše 5 800° C (10 500%)° F) - že J0207 je vo fáze bieleho trpaslíka asi 3 miliardy rokov.
Tieto nové nálezy sú v rozpore s tým, čo astronómovia už nejaký čas podozrili na vývoj hviezdnych systémov. V minulosti astronómovia pozorovali, ako sa planéty a asteroidy, ktoré prežijú fázu RGB hviezdy, pohnú ďalej po tom, čo vstúpia do fázy bieleho trpaslíka. Je to kvôli tomu, že hviezda stratila veľkú časť svojej hmoty, a preto jej gravitačný vplyv na okolité objekty.
Astronómovia predpokladajú, že toto sa stane našej slnečnej sústave asi za 5 miliárd rokov. Po rozšírení o Venušu, ortuť a Zem, naše Slnko stratí svoje vonkajšie vrstvy a stane sa bielym trpaslíkom. V tomto okamihu sa všetky ostatné planéty a objekty (ktoré budú pravdepodobne obsahovať Hlavný asteroidný pás, plynové giganty a Kuiperov pás) posunú smerom von.
V 1 až 4% prípadov však bieli trpaslíci vykázali infračervené emisie, ktoré naznačujú, že sú obklopení prachovými diskami alebo krúžkami. Vedci sa domnievajú, že to môže byť dôsledok toho, že asteroidy a kométy sú kopané z ich pásov gravitačnou interakciou s vysídlenými planétami a posielané smerom k hviezde. Keď sa tieto telá blížia k bielemu trpaslíkovi, sú odtrhnuté odlivom a prílivom spôsobeným silnou gravitáciou hviezdy.
Výsledná troska by potom vytvorila prašný kruh, ktorý pomaly padá dovnútra a je nahromadený na povrchu hviezdy. Vo všetkých predchádzajúcich prípadoch sa však prachové disky a krúžky pozorovali iba u bielych trpaslíkov, ktorí mali asi miliardu rokov. Zdalo sa, že je to v súlade s predstavou, že starí bieli trpaslíci skutočne vyčerpali svoju zásobu asteroidov a výsledných prachových krúžkov.
Tento najnovší objav účinne robí J0207 najstarším a najchladnejším bielym trpaslíkom, s prachom, ktorý sa kedy pozoroval. Keď si prvýkrát všimla infračervené signály J0207, Melina Thévenot si myslela, že to boli zlé údaje. V tom čase prehľadávala Európsku vesmírnu agentúru Gaia archívy misií pre hnedých trpaslíkov, ktorých je sotva možné zistiť nad ich infračervené emisie.
Po nahliadnutí do infračervených údajov WISE si uvedomila, že je príliš svetlá a vzdialená na to, aby bola hnedým trpaslíkom. Thévenot odovzdal tieto zistenia tímu Backyard Worlds: Planet 9, ktorý potom získal pozorovacie pozorovania z observatória W. M. Keck na Havaji. Ako Thévenot vysvetlil:
„Je to skutočne motivujúci aspekt vyhľadávania. Vedci presunú svoje ďalekohľady, aby sa pozreli na svety, ktoré ste objavili. Obzvlášť ma však baví interakcia s úžasným výskumným tímom. Každý je veľmi láskavý a vždy sa snaží z našich objavov vyťažiť maximum. “
Debes a jeho kolegovia majú navyše podozrenie, že model J0207 môže mať dokonca systém krúžkov. Vo svojej štúdii naznačujú, že by sa to skladalo z dvoch odlišných častí: tenkého vonkajšieho prstenca, v ktorom gravitácia bieleho trpaslíka rozdeľuje asteroidy a širšieho prstenca bližšie k hviezde. Tieto nové pozorovania pravdepodobne donútia astronómov, aby prehodnotili svoje modely vývoja planetárnych systémov.
"Postavili sme Backyard Worlds: Planet 9 hlavne na hľadanie hnedých trpaslíkov a nových planét v slnečnej sústave," uviedol Kuchner. „Práca s občianskymi vedcami však vždy vedie k prekvapeniam. Sú nenásytní - projekt práve oslávil svoje druhé narodeniny a už objavil viac ako 1 000 pravdepodobných hnedých trpaslíkov. Teraz, keď sme reštartovali web s dvojnásobným množstvom údajov WISE, tešíme sa na ešte viac vzrušujúce objavy. “
Okrem toho, aby sme nútili prehodnotiť vývoj planetárneho systému v priebehu času, tento výskum by mohol poskytnúť stopy o budúcnosti našej vlastnej slnečnej sústavy. Keď sa naše Slnko stane bielym trpaslíkom, je pravdepodobné, že nasledujúcich niekoľko miliárd rokov strávia konzumáciou asteroidov a KBO, ktoré sú vyhodené z ich pásov prežívajúcimi plynovými gigantmi. Podľa tejto najnovšej štúdie by mohol mať prsteň prachu o niekoľko miliárd rokov neskôr.
Aj keď bol tento objav prínosom pre astronómov, ukazuje to, čo je možné vďaka spolupráci medzi vedeckými organizáciami a občianskymi vedcami. Vo veku výskumu exoplanet a pokročilej astronómie je vďaka veľkému množstvu údajov takáto spolupráca nielen potrebná, ale aj veľmi lukratívna.
