Астрономія
Астрономія

Берилій в атмосфері білого карлика вказав на крижаний екзосупутник

Дослідники виявили, що надлишок берилію в атмосферах забруднених металами білих карликів може вказувати на акрецію матеріалу крижаних супутників газових гігантів. На їхню думку, цей елемент утворюється тут внаслідок опромінення льоду та порід протонами. Вони проаналізували свою теорію на прикладі білого карлика GALEX J2339-0424, про що пишуть у журналі The Astrophysical Journal Letters.

SpaceRef / Astrobiology

SpaceRef / Astrobiology

Звідки беруться важкі елементи у атмосферах білих карликів?

Білі карлики представляють собою кінцевий етап зоряної еволюції. Ці залишки надзвичайно компактні, мають високу густину та сильну гравітацію. Під її впливом елементи, важчі ніж гелій, осідають з атмосфери білих карликів на їхні поверхні. Втім, близько 25-50% білих карликів усе ж містять метали у своїх атмосферах. Такі об’єкти забруднені важкими елементами через акрецію (нарощування матеріалу) астероїдних або кометоподібних тіл. Крім того, навколо багатьох білих карликів існують уламкові диски, а деякі з них містять докази розривання скелястих планетних тіл. Завдяки цьому астрономи, аналізуючи спектри таких забруднених білих карликів, можуть вивчати склад екзопланет.

Що досліджували вчені?

Літій, бор і берилій є продуктами реакцій розщеплення, при яких ядро фрагментується на нуклони. Усі три елементи є доволі рідкісними та утворюються внаслідок зіткнень протонів космічних променів із атомами вуглецю та кисню в міжзоряному середовищі. Зірки не можуть їх утворювати — навпаки, ці елементи руйнуються під дією високих температур у надрах світил. Дослідники вирішили проаналізувати можливі механізми появи цих елементів у матеріалі скелястого чи крижаного тіла. Також вони перевірили свої теорії на прикладі забрудненого металами білого карлика GALEX J2339-0424.

Що показали результати?

Виявилося, що у атмосфері GALEX J2339-0424 присутній матеріал іншого тіла, у якому є велика кількість берилію. Цього елемента тут більше, ніж у типових CI хондритах. Дослідники пояснили таку кількість тим, що матеріал походить від крижаного супутника. Подібні тіла формуються біля газових гігантів, у системі їхніх кілець, та перебувають під впливом їхніх радіаційних поясів — внутрішніх шарів магнітосфер. Тут вони зазнають впливу високоенергетичних частинок, у результаті чого і утворюється берилій. У якості аналога вчені навели середні за розмірами супутники Сатурна.

Схема утворення збагачених берилієм крижаних супутників. Протони від зоряного вітру затримуються магнітосферою та впливають на матеріал супутників, що формуються. Alexandra E. Doyle et al.

Схема утворення збагачених берилієм крижаних супутників. Протони від зоряного вітру затримуються магнітосферою та впливають на матеріал супутників, що формуються. Alexandra E. Doyle et al.

Таким чином, після того, як центральна зірка системи еволюціонує до білого карлика, супутники гігантських планет можуть мігрувати до неї. У результаті білий карлик забруднюється їхнім матеріалом. Хочу у своїй роботі вчені досліджували саме берилій, вони очікують, що літій та бор так само можуть потрапляти у матеріали білих карликів.

Ми вже писали, що білого карлика застали за розриванням планетезималя. Крім того, такі об’єкти можуть містити кору розірваних ними екзопланет, що дозволить вченим дізнатися більше про їхній склад. Про те, чому варто шукати крижані екзосупутники, читайте у нашому матеріалі «Прихований океан».