Склади мантій екзопланет набагато різноманітніші й екзотичніші, ніж вважалося раніше, і вимагають нових схем класифікації гірських порід за мінералогічним складом. Такого висновку дійшли астрономи, які досліджували 23 забруднених білих карлики, які акреціювали на себе фрагменти мантії зруйнованих екзопланет. Стаття опублікована в журналі.
Білі карлики - це компактні об'єкти, які вже не підтримують термоядерні реакції у своїх надрах і поступово остигають. Це заключна стадія життя зірок з масами до 8-11 мас Сонця. Більшість подібних об'єктів, температура яких становить менше 25 тисяч кельвінів, володіють атмосферами, що складаються тільки з водню або гелію, оскільки більш важкі елементи швидко опускаються в більш глибокі шари зірки. Однак на сьогоднішній день вченим відомо, що більше чверті таких карликів є забрудненими - в їх атмосферах є різні метали (елементи, важчі водню і гелію).
Механізм забруднення білих карликів, на думку вчених, пов'язаний з еволюцією планетної системи біля зірки - коли світило стає червоним гігантом, а потім білим карликом, планетезимали, астероїди або планети можуть перетнути межу Роша і почати руйнуватися приливними силами з боку зірки. Таким чином, виник новий метод дослідження складу екзопланет або уламкової речовини в інших зіркових системах, зокрема можна отримати уявлення про склад мантії та кори екзопланет.
Сии Сюй (Siyi Xu) з центру NOIRLab і Кіт Путірка (Keith Putirka) з Каліфорнійського державного університету у Фресно опублікували результати спектроскопічних досліджень 23 забруднених білих карликів, що містять такі елементи, як Mg, Si, Ca і Fe, в межах 650 світових років від допомоги Наземної сонця при ".
Виявилося, що забруднені карлики відображають акрецію на них фрагментів скелястих екзопланет. Їх склад настільки екзотичний для нашої Сонячної системи, що для класифікації гірських порід потрібні нові схеми, 11 карликів демонструють забруднення ультраосновними породами або близькими до них, що вписується в мінералогію мантій Меркурія, Землі, Місяця і Марса. Решта карликів є екзотикою - в породах, що потрапляють на них, або відсутній олівін і вони насичені кварцем, або в них немає ортопіроксену, але є периклаз. Периклаз і кварц відсутні або рідко зустрічаються у верхній мантії внутрішніх планет Сонячної системи, в той час як олівіна і ортопіроксена у верхній мантії багато.
Вчені зазначають, що на відміну від інших дослідницьких груп, вони не знайшли жодних доказів акреції фрагментів континентальної кори в забруднених карликах - лише мантійних порід. Це може бути поширеним явищем - місячна кора становить не більше 10 відсотків від загальної маси Місяця, в той час як на Землі океанічна і континентальна кора разом складають менше половини відсотка від загальної маси Землі.
Дослідники підкреслюють, що щоб методика визначення складу екзопланет за забрудненими білими карликами була надійною необхідно продовжувати всебічне вивчення подібних об'єктів на предмет наявності різних хімічних елементів, складових гірські породи - основних (Mg, Al, Si, Ca і Fe), другорядних (Na, K і Ti), сидерофільних (наприклад Ni) або Bu, B. Наприклад, карлик з високим вмістом Si і K і низьким вмістом Mg може свідчити про аккрецію на нього фрагментів кори зруйнованих екзопланет, в той час як високий вміст K і Mg і низький вміст Si будуть вказувати на фрагменти гідратованої верхньої мантії багатою водою екзопланети.
Раніше ми розповідали про те, як астрономи вперше знайшли об'єкт планетарного масштабу у білого карлика і виявили випадок поглинання ним багатою водою планетезимали.