เมื่อดาวอย่างดวงอาทิตย์ของเราหมดเชื้อเพลิงไฮโดรเจนพวกมันจะเข้าสู่สิ่งที่เรียกว่าเฟส Red-Giant-Branch (RGB) นี่เป็นลักษณะของดาวฤกษ์ที่ขยายใหญ่ขึ้นหลายเท่าจากขนาดดั้งเดิมหลังจากนั้นพวกมันก็หลั่งชั้นนอกและกลายเป็นดาวแคระขาวที่มีขนาดกะทัดรัด ในอีกไม่กี่พันล้านปีข้างหน้าเชื่อว่าดาวเหล่านี้จะกินวัตถุใด ๆ และวงแหวนฝุ่นยังคงอยู่ใกล้พอที่จะได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของพวกมัน
อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์พลเมืองชื่อ Melina Thévenotเพิ่งค้นพบที่น่าประหลาดใจเมื่อสังเกตระบบดาวแคระขาว จากข้อมูลจากภารกิจ Wide Survey field Infrared Survey Explorer (WISE) ดาวนี้เป็นดาวแคระขาวมานานหลายพันล้านปี แต่ยังมีฝุ่นรอบตัวอยู่หลายวง การค้นพบนี้เรียกว่า LSPM J0207 + 3331 (หรือ J0207) ทำให้นักวิจัยต้องพิจารณาแบบจำลองของระบบดาวเคราะห์
การค้นพบนี้ทำผ่าน Backyard Worlds: Planet 9 โครงการที่นำโดย Marc Kuchner (นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่า) ซึ่งอาศัยอาสาสมัครเพื่อจัดเรียงข้อมูล WISE สำหรับการค้นพบใหม่ ตั้งอยู่ห่างออกไปประมาณ 145 ปีแสงในกลุ่มดาว Capricornus นักดาราศาสตร์สงสัยว่า J0207 อาจเป็นตัวอย่างแรกที่รู้จักของดาวแคระขาวที่มีวงแหวนฝุ่นหลายอันและที่เก่าแก่ที่สุด
การค้นพบนี้ยังเป็นหัวข้อของการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน วารสาร Astrophysical (“ ดาวแคระขาว 3 ดวงที่มีฝุ่นอุ่นค้นพบผ่านทาง Backyard Worlds: โครงการวิทยาศาสตร์พลเมืองโลก 9”) ในฐานะที่เป็น John Debes นักดาราศาสตร์ที่สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในบัลติมอร์และนักเขียนนำบนกระดาษเปิดเผยในการแถลงข่าวล่าสุดขององค์การนาซ่า:
“ ดาวแคระขาวนี้มีอายุมากจนกระบวนการใดก็ตามที่ป้อนวัสดุเข้าไปในวงแหวนของมันจะต้องทำงานในช่วงเวลาหนึ่งพันล้านปี นักวิทยาศาสตร์โมเดลส่วนใหญ่สร้างขึ้นเพื่ออธิบายวงแหวนรอบดาวแคระขาวทำงานได้ดีเพียงประมาณ 100 ล้านปีดังนั้นดาวดวงนี้จึงท้าทายสมมติฐานของเราว่าระบบดาวเคราะห์วิวัฒนาการอย่างไร
ดาวดวงนี้ถูกตรวจพบโดยภารกิจการสำรวจสนามไวด์อินฟาเรด (WISE) ของนาซ่าซึ่งเก็บสัญญาณอินฟาเรดที่แข็งแกร่งซึ่งบ่งชี้ว่ามีฝุ่นอยู่ ขึ้นอยู่กับอัตราที่ดาวแคระขาวเย็นลงเมื่อเวลาผ่านไปทีมของ Debes คำนวณจากอุณหภูมิพื้นผิว - เพียง 5,800° C (10,500)° F) - นั้น J0207 อยู่ในระยะแคระขาวนานประมาณ 3 พันล้านปี
การค้นพบใหม่นี้ขัดแย้งกับสิ่งที่นักดาราศาสตร์สงสัยในบางครั้งเกี่ยวกับวิวัฒนาการของระบบดาว ในอดีตนักดาราศาสตร์ได้สังเกตุว่าดาวเคราะห์และดาวเคราะห์น้อยที่อยู่รอดในช่วง RGB ของดาวจะเคลื่อนไปได้ไกลกว่าหลังจากที่มันเข้าสู่ระยะแคระขาว นี่เป็นเพราะดาวฤกษ์สูญเสียมวลไปมากและด้วยเหตุนี้จึงมีอิทธิพลต่อแรงโน้มถ่วงต่อวัตถุรอบข้าง
นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นกับระบบสุริยะของเราในอีกประมาณ 5 พันล้านปี หลังจากขยายไปถึงดาวศุกร์ดาวพุธและโลกดวงอาทิตย์ของเราจะสูญเสียชั้นนอกและกลายเป็นดาวแคระขาว เมื่อมาถึงจุดนี้ดาวเคราะห์และวัตถุที่เหลืออยู่ (ซึ่งน่าจะรวมถึงแถบดาวเคราะห์น้อยหลักยักษ์ก๊าซและแถบไคเปอร์) จะลอยออกไปด้านนอก
อย่างไรก็ตามในกรณี 1 ถึง 4% ดาวแคระขาวแสดงการปล่อยอินฟราเรดซึ่งบ่งชี้ว่าพวกมันถูกล้อมรอบด้วยดิสก์ฝุ่นหรือวงแหวน นักวิทยาศาสตร์ตั้งทฤษฎีว่านี่อาจเป็นผลมาจากดาวเคราะห์น้อยและดาวหางที่ถูกเตะออกจากเข็มขัดของพวกเขาผ่านปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงกับดาวเคราะห์พลัดถิ่นและส่งไปยังดาวฤกษ์ เมื่อวัตถุเหล่านี้เข้าใกล้ดาวแคระขาวพวกมันก็ถูกแยกออกจากกันเนื่องจากความไม่แน่นอนของคลื่นเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงของดาวฤกษ์
จากนั้นเศษซากที่เกิดขึ้นจะก่อตัวเป็นวงแหวนฝุ่นที่ตกลงมาอย่างช้าๆและถูกสะสมบนพื้นผิวของดาว อย่างไรก็ตามในกรณีก่อนหน้านี้มีการสังเกตดิสก์ฝุ่นและวงแหวนรอบดาวแคระขาวที่มีอายุประมาณหนึ่งพันล้านปีเท่านั้น ดูเหมือนว่าสิ่งนี้สอดคล้องกับความคิดที่ว่าดาวแคระขาวที่มีอายุมากกว่าได้หมดสิ้นลงอย่างมีประสิทธิภาพในการจัดหาดาวเคราะห์น้อยและวงแหวนฝุ่นที่เกิดขึ้น
การค้นพบล่าสุดนี้ทำให้ J0207 เป็นดาวแคระขาวที่เก่าแก่ที่สุดและหนาวที่สุดที่มีฝุ่นมากที่สุดเท่าที่เคยพบมา เมื่อเธอสังเกตเห็นสัญญาณอินฟราเรดของ J0207 เป็นครั้งแรก Melina Thévenotคิดว่ามันเป็นข้อมูลที่ไม่ดี ในเวลานั้นเธอค้นหาผ่านองค์การอวกาศของยุโรป Gaia คลังเก็บภารกิจสำหรับดาวแคระน้ำตาลซึ่งตรวจจับได้ยากกว่าการปล่อยอินฟราเรด
หลังจากตรวจสอบข้อมูลอินฟราเรดของ WISE เธอก็รู้ว่ามันสว่างและอยู่ไกลเกินกว่าจะเป็นดาวแคระน้ำตาลได้ Thévenotถ่ายทอดสิ่งที่ค้นพบเหล่านี้ให้กับทีม Backyard Worlds: Planet 9 ซึ่งได้รับการติดตามผลจากหอสังเกตการณ์ W. M. Keck ในฮาวาย เป็นThévenotอธิบาย:
“ นั่นเป็นแรงบันดาลใจในการค้นหา นักวิจัยจะย้ายกล้องโทรทรรศน์ของพวกเขาไปดูโลกที่คุณค้นพบ สิ่งที่ฉันชอบเป็นพิเศษคือการมีปฏิสัมพันธ์กับทีมวิจัยที่ยอดเยี่ยม ทุกคนใจดีมากและพวกเขาก็พยายามทำให้ดีที่สุดจากการค้นพบของเรา”
ยิ่งไปกว่านั้น Debes และเพื่อนร่วมงานของเขาสงสัยว่า J0207 อาจมีระบบเสียงเรียกเข้า พวกเขาแนะนำในการศึกษาของพวกเขาว่าสิ่งนี้จะประกอบด้วยองค์ประกอบที่แตกต่างกันสองอย่าง: วงแหวนรอบนอกบาง ๆ ที่แรงโน้มถ่วงของดาวแคระขาวสลายดาวเคราะห์น้อยและวงแหวนที่กว้างกว่าใกล้กับดาว การสำรวจใหม่เหล่านี้มีแนวโน้มที่จะบังคับให้นักดาราศาสตร์พิจารณาแบบจำลองใหม่สำหรับวิธีการที่ระบบดาวเคราะห์วิวัฒนาการ
“ เราสร้าง Backyard Worlds: Planet 9 ส่วนใหญ่เพื่อค้นหาดาวแคระน้ำตาลและดาวเคราะห์ดวงใหม่ในระบบสุริยะ” Kuchner กล่าว “ แต่การทำงานกับนักวิทยาศาสตร์พลเมืองมักจะนำไปสู่ความประหลาดใจ พวกเขาไม่รู้จักพอ - โครงการเพิ่งฉลองวันเกิดครั้งที่สองและพวกเขาค้นพบดาวแคระน้ำตาลมากกว่า 1,000 ตัวแล้ว ตอนนี้เรารีบูตเว็บไซต์ด้วยข้อมูล WISE สองเท่าเราจะรอการค้นพบที่น่าตื่นเต้นยิ่งขึ้น”
นอกเหนือจากการบังคับให้คิดใหม่เกี่ยวกับวิธีการที่ระบบดาวเคราะห์วิวัฒนาการเมื่อเวลาผ่านไปการวิจัยนี้สามารถให้เบาะแสเกี่ยวกับอนาคตของระบบสุริยะของเราเอง เมื่อดวงอาทิตย์ของเรากลายเป็นดาวแคระขาวมันมีแนวโน้มที่จะใช้เวลาอีกสองสามพันล้านปีที่กินดาวเคราะห์น้อยและ KBOs ที่ถูกเตะออกจากเข็มขัดของพวกเขาโดยยักษ์ก๊าซที่รอดชีวิต จากการศึกษาล่าสุดนี้มันอาจมีวงแหวนฝุ่นประมาณหลายพันล้านปีต่อมา
และในขณะที่การค้นพบนี้เป็นประโยชน์สำหรับนักดาราศาสตร์มันยังแสดงให้เห็นถึงสิ่งที่เป็นไปได้ด้วยความร่วมมือระหว่างองค์กรวิทยาศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์พลเมือง ในยุคของการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบและดาราศาสตร์ขั้นสูงปริมาณข้อมูลที่แท้จริงทำให้ความร่วมมือดังกล่าวไม่เพียง แต่จำเป็น แต่ยังมีกำไรสูง
