Астрономи побачили пережило перетворення зірки на білий карлик планетне ядро

Астрономи виявили свідчення існування невеликого щільного тіла на близькій орбіті біля білого карлика. Це виключно рідкісна ситуація, так як об'єкт звертається навколо зірки всього за дві години, в той час як попередня еволюція світила повинна була очистити безпосереднє оточення від подібних тіл. Це другий випадок, коли планетоподібне тіло виявляють на орбіті у білого карлика. Автори статті, опублікованої в, вважають, що це металеве ядро колишньої планети.


Більшість зірок, в тому числі і наше Сонце, в кінці еволюції перетвориться на білі карлики - компактні об'єкти, за розміром порівняні з Землею, утримувані від подальшого колапсу тиском виродженого фермі-газу електронів. Така доля чекає все світила з початковою масою приблизно від 0,8 до 8 сонячних. Однак перед досягненням цього стану зірки проходять через ряд відносно нетривалих стадій червоних гігантів, під час яких їх розмір значно збільшується, іноді до декількох сотень разів. Також саме перетворення на білий карлик супроводжується скиданням зовнішніх оболонок. Відповідно, в такі періоди світила повинні поглинати або зводити з орбіт всі тіла, що знаходяться поруч.


Виходить, що в околицях білих карликів не повинно бути кам'яних тіл, багатих важкими елементами. Проте спектри близько чверті білих карликів вказують на наявність таких атомів в атмосфері зірок, в той час як завдяки великій гравітації і маленькому розміру, вони повинні дуже швидко опускатися у внутрішні області, залишаючи на поверхні лише гелій. Існування таких білих карликів, званих забрудненими (polluted white dwarfs), пояснюють постійним потраплянням речовини з навколишнього простору. Це також підтверджує спостереження, оскільки біля чотирьох відсотків білих карликів спостерігаються пилові диски. Детальніше про планетних білих карликів можна дізнатися у відео Постнауки.

Однак виявлення відносно великих тіл у цих дисках - виключно рідкісна подія. До недавнього часу був відомий тільки один подібний випадок - білий карлик WD 1145 + 017, який спостерігався телескопом «Кеплер». У його даних вченим вдалося виділити серію періодичних зменшень яскравості, що говорило про проходження непрозорого тіла по диску зірки. Ці зміни були несиметричні в часі і суттєво змінювалися від разу до разу. Автори дійшли висновку, що їм вдалося спостерігати руйнування карликових планет, планетезималей або ядер кам'яних планет під дією яскравого випромінювання і приливних сил з боку білого карлика.

У роботі астрономів під керівництвом Крістофера Менсера (Christopher Manser) з Ворікського університету описується другий подібний випадок. У цій ситуації астрономи використовували спектроскопічні дані з наземного Великого Канарського телескопа. Вони виявили періодичні варіації в величині і формі лінії випромінювання Ca II, яка породжується речовиною в залишковому газовому диску. Період обігу виявленого об'єкта становить близько двох годин, що говорить про близькість тіла до білого карлика SDSS J1228 + 1040.

Оцінки вчених показують, що для протидії приливному впливу зірки тіло має бути дуже щільним за планетними мірками: мінімальна щільність для твердого об'єкта становить близько восьми грам на кубічний сантиметр, що приблизно відповідає залізу, а якщо дане тіло рідке, то воно повинно бути ще в п'ять разів щільніше. Відповідні оцінки для розміру дають значення від 200 до 4 кілометрів. Також астрономи висувають гіпотезу про його походження - швидше за все це, металеве ядро кам'яної планети, кора і мантія якої зруйнувалися і відокремилися при наближенні до зірки на більш ранніх етапах.

Результати роботи показують можливість існування відносно великих кам'яних тіл на близьких орбітах до білих карликів. Цей висновок важливий як у контексті еволюції зірок та їх планетарних систем, так і в контексті геології, оскільки дослідження речовин, що випаровуються з поверхні такого об'єкта, може розповісти про склад ядер кам'яних планет, що неможливо дізнатися безпосередньо в разі Сонячної системи. Також необхідно відзначити, що автори використовували не транзитний метод дослідження, завдяки якому вдалося виявити більшість відомих на даний момент екзопланет, а спектроскопічні спостереження. Даний підхід не чутливий до геометричного розташування площини орбіт, в той час як для спостереження транзитів об'єкти зобов'язані проходити між зіркою і спостерігачем.

Дослідження білих карликів важливі для передбачення майбутнього всіх зірок середніх мас, у тому числі Сонця. Нещодавно міжнародний колектив передбачив перетворення ядер таких світил на гігантські кристали. Також за останні роки вченим вперше вдалося безпосередньо спостерігати стиснення білого карлика.


COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND