Superladet lys pulveriserer asteroider, undersøgelse finder

Størstedelen af ​​stjerner i universet vil blive lysende nok til at sprænge omkringliggende asteroider i successivt mindre fragmenter ved at bruge deres lys alene, ifølge en astronom fra University of Warwick.

Elektromagnetisk stråling fra stjerner i slutningen af ​​deres 'gigantiske gren'-fase - der varer blot et par millioner år, før de kollapser til hvide dværge - ville være stærk nok til at spinde selv fjerne asteroider med høj hastighed, indtil de river sig selv fra hinanden igen og igen. Som resultat, selv vores eget asteroidebælte vil let blive pulveriseret af vores sol milliarder af år fra nu.

Den nye undersøgelse fra University of Warwick's Department of Physics, udgivet i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , analyserer antallet af successive break-up hændelser og hvor hurtigt denne kaskade sker.

Forfatterne har konkluderet, at alle undtagen de fjerneste eller mindste asteroider i et system ville blive disintegreret i løbet af relativt kort en million år, efterlader affald, som videnskabsmænd kan finde og analysere omkring døde hvide dværgstjerner. Noget af dette affald kan være i form af 'dobbelte asteroider', som kredser om hinanden, mens de kredser om Solen.

Efter hovedsekvensstjerner som vores sol har forbrændt alt deres brintbrændstof, de bliver derefter hundredvis af gange større under en 'gigantisk gren'-fase og øger deres lysstyrke ti tusind gange, udsender kraftig elektromagnetisk stråling. Når denne udvidelse stopper, en stjerne kaster sine ydre lag, efterlader en tæt kerne kendt som en hvid dværg.

Strålingen fra stjernen vil blive absorberet af kredsende asteroider, omfordelt internt og derefter udsendt fra et andet sted, skabe ubalance. Denne ubalance skaber en drejningsmomenteffekt, der meget gradvist drejer asteroiden op, til sidst til break-up hastighed ved en fuld rotation hver 2. time (Jorden tager næsten 24 timer at fuldføre en fuld rotation). Denne effekt er kendt som YORP-effekten, opkaldt efter fire videnskabsmænd (Yarkovsky, O'Keefe, Radzievskii, Paddack), som bidrog med ideer til konceptet.

Til sidst, dette drejningsmoment vil trække asteroiden fra hinanden i mindre stykker. Processen vil derefter gentage sig i flere trin, meget ligesom, hvordan de i det klassiske arkadespil "Asteroider" brydes ned i mindre og mindre asteroider efter hver destruktionsbegivenhed. Forskerne har beregnet, at der i de fleste tilfælde vil være mere end ti fission-begivenheder - eller break-ups - før brikkerne bliver til for lille til at blive påvirket.

Hovedforfatter Dr. Dimitri Veras, fra University of Warwick's Astronomy and Astrophysics Group, sagde:"Når en typisk stjerne når det gigantiske grenstadium, dens lysstyrke når et maksimum på mellem 1, 000 og 10, 000 gange vores sols lysstyrke. Så trækker stjernen sig meget hurtigt sammen til en hvid dværg på størrelse med Jorden, hvor dens lysstyrke falder til niveauer under vores sols. Derfor, YORP-effekten er meget vigtig i den gigantiske grenfase, men næsten ikke-eksisterende efter at stjernen er blevet en hvid dværg.

"For en solmasse kæmpe grenstjerner - som hvad vores sol vil blive til - vil selv exo-asteroide bælte-analoger blive effektivt ødelagt. YORP-effekten i disse systemer er meget voldsom og virker hurtigt, i størrelsesordenen en million år. Ikke alene vil vores eget asteroidebælte blive ødelagt, men det vil ske hurtigt og voldsomt. Og udelukkende på grund af lyset fra vores sol."

Resterne af disse asteroider vil til sidst danne en affaldsskive omkring den hvide dværg, og skiven vil blive trukket ind i stjernen, "forurener det." Denne forurening kan detekteres fra Jorden af ​​astronomer og analyseres for at bestemme dens sammensætning.

Dr. Veras tilføjer:"Disse resultater hjælper med at lokalisere affaldsfelter i gigantiske gren- og hvide dværgplanetsystemer, hvilket er afgørende for at bestemme, hvordan hvide dværge forurenes. Vi er nødt til at vide, hvor affaldet er, når stjernen bliver en hvid dværg for at forstå, hvordan skiver dannes. Så YORP-effekten giver en vigtig kontekst til at bestemme, hvor det snavs ville komme fra."

Når vores sol dør og løber tør for brændstof om cirka 6 milliarder år, vil den også kaste sine ydre lag og kollapse til en hvid dværg. Efterhånden som dens lysstyrke vokser, vil den bombardere vores asteroidebælte med stadig mere intens stråling, at udsætte asteroiderne for YORP-effekten og bryde dem i mindre og mindre stykker, ligesom i et spil "Asteroider".

De fleste asteroider er det, der er kendt som 'brokkerbunker' - en samling af sten, der er løst holdt sammen - hvilket betyder, at de har ringe indre styrke. Imidlertid, mindre asteroider har større indre styrke, og mens denne effekt vil nedbryde større genstande ret hurtigt, affaldet vil plateau ved genstande omkring 1-100 meter i diameter. Når først 'gigantisk gren'-fasen starter, vil processen fortsætte uformindsket, indtil den når dette plateau.

Effekten aftager med stigende afstand fra stjernen og med stigende indre styrke af asteroiden. YORP-effekten kan bryde asteroider op på hundredvis af AU (astronomiske enheder), meget længere væk end hvor Neptun eller Pluto bor.

Imidlertid, YORP-effekten vil kun påvirke asteroider. Objekter større end Pluto vil sandsynligvis undslippe denne skæbne på grund af deres størrelse og indre styrke - medmindre de brydes op af en anden proces, såsom en kollision med en anden planet.

"Post-main-sekvens affald fra rotationsinduceret YORP-opbrud af små legemer II:multiple fissioner, interne styrker og binær produktion" er udgivet i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .