Wiemy już, jak białe karły pożerają planety

Astronomowie odkryli, że niektóre białe karły w Drodze Mlecznej są „zanieczyszczone”. Dzieje się tak, ponieważ „pochłaniają” one planet na swojej orbicie. Zjawisko to jest niezwykle trudne do wykrycia, ale dzięki sztucznej inteligencji naukowcy mogą uchwycić je coraz częściej.

Jak białe karły pożerają planety

.W przeszłości astronomowie musieli ręcznie przeglądać góry danych z przeglądów w poszukiwaniu śladów wskazujących na to, że białe karły pochłaniają otaczające je planety. Jednak dzięki zastosowaniu nowatorskiej formy sztucznej inteligencji, zwanej „manifold learning”, badacze z University of Texas w Austin, pod kierownictwem Malii Kao, przyspieszyli ten proces, prowadząc do 99 proc. skuteczności w identyfikacji. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal.

Białe karły to jak tłumacza naukowcy, gwiazdy znajdujące się w końcowej fazie życia. Zużyły swoje paliwo, wypuściły zewnętrzne warstwy w przestrzeń kosmiczną i powoli stygną. Słońce również stanie się nim stanie, ale za około 6 miliardów lat.

Czasami planety krążące wokół białego karła są wciągane przez jego grawitację, rozrywane i pochłaniane. Kiedy tak się dzieje, gwiazda zostaje „zanieczyszczona” metalami ciężkimi z wnętrza globu. Ponieważ atmosfery białych karłów składają się prawie wyłącznie z wodoru i helu, obecność innych pierwiastków może zostać wykryta za pomocą urządzeń astronomicznych.

„W przypadku zanieczyszczonych białych karłów wnętrze planety jest dosłownie wypalone na powierzchni gwiazdy, dzięki czemu możemy ją zobaczyć. Zanieczyszczone białe karły są obecnie najlepszym sposobem, w jaki możemy scharakteryzować wnętrza planet” – mówi Kao.

Zanieczyszczone gwiazdy

.Niestety jak podkreślają badacze, dowody na istnienie takich gwiazd – które są identyfikowane na podstawie zawartości zanieczyszczających metali w ich atmosferach – mogą być subtelne i trudne do wykrycia. Do tego astronomowie muszą je znaleźć w stosunkowo krótkim czasie. Chociaż naukowcy mogą identyfikować te obiekty poprzez analizę danych z przeglądów astronomicznych, może to być czasochłonne. Aby przetestować szybszy proces, naukowcy zastosowali sztuczną inteligencję do danych dostępnych z teleskopu kosmicznego Gaia.

„Gaia zapewnia jeden z największych do tej pory przeglądów spektroskopowych białych karłów, ale dane mają tak niską rozdzielczość, że myśleliśmy, że nie będzie możliwe znalezienie za ich pomocą zanieczyszczonych białych karłów, jednak się to udało” – twierdzi Keith Hawkins z University of Texas.

Aby znaleźć te nieuchwytne gwiazdy, astronomowie wykorzystali technikę sztucznej inteligencji zwaną „manifold learning”. Dzięki niej algorytm szuka podobnych cech w zestawie danych i grupuje te elementy na uproszczonym, wizualnym wykresie. Naukowcy mogą następnie przejrzeć wykres i zdecydować, które skupiska wymagają dalszego badania.

Badacze stworzyli algorytm do sortowania ponad 100 tysięcy możliwych białych karłów. Spośród nich zdaniem naukowców, jedna gromada składająca się z 375 gwiazd wyglądała obiecująco – wykazały one kluczową cechę posiadania metali ciężkich w swoich atmosferach. Dalsze obserwacje za pomocą teleskopu Hobby-Eberly w McDonald Observatory UT potwierdziły podejrzenia astronomów.

„Nasza metoda może dziesięciokrotnie zwiększyć liczbę znanych zanieczyszczonych białych karłów, pozwalając nam lepiej zbadać różnorodność i geologię planet poza naszym Układem Słonecznym. Ostatecznie chcemy ustalić, czy życie może istnieć gdzieś indziej w kosmosie. Jeśli nasz jest wyjątkowy wśród układów planetarnych, może być również wyjątkowy pod względem zdolności do podtrzymywania życia” – podsumowuje Kao.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG