Umierające gwiazdy także mogą dawać życie

Kiedy młode gwiazdy wyłaniają się z obłoku molekularnego wodoru, otacza je tzw. dysk protoplanetarny, w którym mogą formować się planety. Nowe badania wskazują, że nie tylko młode gwiazdy mają życiodajną moc. Niektóre umierające gwiazdy również mają obłoki, z których może powstać tzw. druga generacja planet. To całkowicie zmienia nasze rozumienie układów planetarnych.

Planety powstają krótko po uformowaniu się gwiazd. Układ Słoneczny liczy ok. 4,6 mld lat, podczas gdy Ziemia powstała ok. 4,5 mld lat temu. Kiedy Słońce przekształci się w czerwonego olbrzyma, wyrzuci w przestrzeń warstwy materii i w końcu pochłonie Ziemię. Inne planety zewnętrzne (m.in. Jowisz i Saturn) przetrwają, ale resztę swojego czasu spędzą krążąc wokół białego karła, będącego pozostałością po Słońcu. Nie ma szans, by podczas ewolucji Słońca powstały nowe planety.

Inaczej może być w przypadku układów podwójnych, czyli par gwiazd w tym samym wieku, ale o różnej masie. Gwiazdy tworzące układ podwójny mają różną długość życia. Jeżeli jedna z tych gwiazd ma podobną masę do Słońca, stanie się czerwonym olbrzymem i umierając wyrzuci materię w przestrzeń kosmiczną. Co się wtedy stanie z jego bliźniakiem? Zespół naukowców z KU Leuven pod kierownictwem Jacquesa Kluski znalazł odpowiedź. Wyniki badań zostały opublikowane w "Astronomy and Astrophysics".

Przyciąganie grawitacyjne drugiej gwiazdy może spowodować, że wyrzucona materia z umierającej gwiazdy uformuje nowy dysk, podobny do dysku protoplanetarnego. Astronomowie już wcześniej wiedzieli, że tak może się dziać, jednak dopiero teraz potwierdzili, że w wyniku odpowiedniej sekwencji zdarzeń może uformować się tzw. druga generacja planet. Według nowych badań, może tak się dziać w przypadku nawet 10 proc. układów podwójnych.

- W 10 proc. wyewoluowanych gwiazd podwójnych z dyskami, które badaliśmy, widzimy duże zagłębienie w dysku. Jest to wskazówka, że unosi się tam coś, co zebrało całą materię w obszarze wgłębienia - powiedział Jacques Kluska z KU Leuven.

Astronomowie uważają, że prawdopodobnie tylko jeden typ obiektów może uformować się w takich dyskach: planety. Jeżeli kolejne badania potwierdzą, że umierające gwiazdy faktycznie mogą tworzyć drugą generację planet, będzie to jedno z najważniejszych odkryć astronomicznych ostatnich lat. Stanowiłoby to potwierdzenie hipotezy mgławicowej - obowiązującej teorii powstawania planet. 

- Potwierdzenie lub obalenie tego niezwykłego sposobu formowania się planet będzie bezprecedensowym testem dla obecnych teorii - powiedział prof. Hans Van Winckel z KU Leuven.

Warto zaznaczyć, że dyski te powstają tylko w określonych okolicznościach. Konieczne jest występowanie tzw. gwiazd AGB (Asymptotic Giant Branch - gwiazda na asymptotycznej gałęzi olbrzymów diagramu Hertzsprunga-Russella) - chłodnych, świecących gwiazd o masie ok. 8-10 mas Słońca. Obserwacyjnie, gwiazda taka ma postać czerwonego olbrzyma. Gwiazdy AGB wyczerpały swoje zapasy wodoru, a ich jądro składa się głównie z obojętnego węgla i tlenu, a zewnętrzna warstwa rozszerza się i ochładza. Nie oznacza to śmierci gwiazdy. Jeżeli gwiazda ma partnera (układ podwójny), to wyrzucana materia utworzy wokół niego tzw. dysk okołobiegunowy. Tak właśnie dzieje się w 10 proc. układów podwójnych.

Takie dyski nie są zbyt żywotne - istnieją zaledwie przez 10-100 tys. lat. Czy to wystarczająco długo, aby mogła uformować się planeta? Do tej pory astronomowie nie mogli tego potwierdzić, ale najnowsze badania sugerują, że planety mogą formować się w ciągu zaledwie 100 tys. lat. Warto zaznaczyć, że astronomowie znają już układ podwójny, w którym prawdopodobnie powstały planety wtórne - nazywa się on NN Serpentis.