Астрономія
Астрономія

Змінений хімічний склад видав зірок-пожирачок планет

Астрономи знайшли пояснення різниці у хімічному складі зір з подвійних систем — одна з пари просто може виявитися пожирачкою планет. Так подвійні зорі мають бути ідентичними, але варто одній знищити планету, як її хімічний склад зміниться. Причому за словами вчених, подібне відбувається з імовірністю у 35 відсотків у сонцеподібних зірок. Таких висновків вони дійшли, проаналізувавши 107 зоряних пар, де 27 відсотків зір виявилися не схожими одна на одну. Стаття прийнята до публікації у Nature Astronomy, а поки її препринт доступний на сервісі arXiv.

Землеподібна планета біля подібної до Сонця зорі / Iowa State University

Землеподібна планета біля подібної до Сонця зорі / Iowa State University

Навіщо зорям нищити планети?

Стосунки між зорями і планетами більш ніж залежні. Планети формуються з газопилової хмари, що оточує зорю під впливом її гравітаційного впливу — протопланетного диску. Від зорі залежить кількість акреційованого матеріалу та подальша еволюція планети і умови на ній — чи буде у неї атмосфера і магнітосфера, чи зможе вона віддалитися настільки, щоб не потерпати від температурного та радіаційного впливу, або чи зможе вона втекти, щоб не бути «з'їденою». Так, іноді зорі примудряються стати не лише хазяїном небесному тілу на своїй орбіті, а і завдяки тому самому механізму акреції, знищувати їх.

Наприклад, приливні взаємодії між планетами і зірками можуть привести до швидшого їхнього обертання та затим повного руйнування ще до того, як зірка, наближаючись до старості, стане червоним гігантом і так поглине свою планету. І в принципі, це узгоджується з тим, що не так вже й багато планет можна знайти поблизу сонцеподібних зірок. І звісно з'їсти планету та лишитися непоміченим складно — забраний на себе зорею з планети матеріал обов'язково залишиться у її зовнішніх шарах та змінить хімічний склад її атмосфери подібно собі. І цим вчені і пропонують пояснювати різницю у хімічному складі зірок з подвійних систем, які не зважаючи на походження зі спільної молекулярної хмари.

У чому проблема такого пояснення?

Розсіяні зоряні скупчення, подвійні, потрійні та кратні системи ідеально підходять для пошуку хімічного підпису під тим, що хтось з них таки знищив якусь планету. Тим паче, що протягом останніх кількох років спектроскопічні дослідження приносять все більше даних про хімічні відмінності між сонцеподібними зорями з однієї зоряної колиски. Однак, річ у тім, що однозначно ці хімічні аномалії інтерпретувати не можна. Вони можуть бути дійсно наслідком поглинання найближчої до себе планети, а можуть бути і свідченням різних початкових умов у молекулярній хмарі, де народжуються зорі. З одного боку, поїдання зорями планет допоможе нам розуміти еволюцію зоряних систем, враховуючи всі можливі варіанти реконфігурації. А з іншого, навпаки, свідчення про те, що молекулярні хмари не є хімічно однорідними, підірвало б спільну думку про те, що хімічний склад зірки надає інформацію про середовище, в якому вона утворилася, — ключове припущення, за яким ми відтворюємо історії нашої Галактики.

То про що свідчить несхожість зір?

Саме існування цих хімічно неоднорідних подвійних систем являє собою один з найбільш суперечливих питань зоряної астрофізики, де теорія не збігається зі спостереженнями. За допомогою даних астрофізичної обсерваторії Азіаґо, щов Італії, вчені провели статистичне дослідження 107 подвійних систем, що складаються з зірок, подібних до Сонця, з метою підтвердити сценарій про зірок-пожирачок планет. Зі складових цих 107 систем, 27 відсотків зір виявилися зовсім не схожі на своїх родичок. Завдяки такому аналізу, вченим вдалося довести, що ймовірність виявлення хімічно аномальної подвійної системи збільшується зі збільшенням середньої температури пари. І це не можна пояснити гіпотетичними неоднорідностями протозоряної хмари.

Втім, замість цього це свідчить на користь того, що зорі були забруднені зовнішнім матеріалом, який змінив хімічний склад їхньої атмосфери. Щоб підтвердити, що цей матеріал складається з планет або планетезималей, що трапилися зорі, вчені додатково порівняли хімічний склад і з'ясували, що зірки з відмінним хімічним складом багаті тугоплавкими елементами і бідні леткими речовинами. Це радше говорить про поглинений кам'янистий матеріал, аніж про якісь інші механізми, як-то вибіркова акреція газу чи пилу з протопланетних дисків. За словами вчених, цей результат має стати новим параметром для маркування зір за їхнім хімічним складом.

Ми вже неодноразово писали про складні стосунки зір і протоппланетних дисків або планет. Так, наприклад, астрономи стали свідками того, як потрійна зоряна система зруйнувала свій протопланетний диск, а нещодавно