Астрономи розповіли, як зірки перетворюються на білих карликів

Володимир Маркопольский 24, Березень 2021, 13:11 108

Коли зірка колапсує, вона ввергає свою планетну систему в хаос. Цей хаос залишає слід у вигляді залишків зруйнованих планет.

У статті, опублікованій 11 лютого в журналі Nature Astronomy, група астрономів описала, як використовуючи дані космічного Gaia вона заглянула в атмосфери чотирьох білих карликів-зірок, які спалили все своє паливо.

Білі карлики утворюються в процесі еволюції зірок, чия маса не перевищує 8-10 мас Сонця, і недостатня для перетворення в нейтронну зірку. Ці мертві, позбавлені джерел термоядерної енергії залишки зірок, слабо світяться завдяки залишкової теплової енергії, поступово остигаючи і червоніючи.

Аналізуючи спектри випромінювань чотирьох білих карликів, команда виявила в них чіткі сліди літію, натрію і калію — металів, яких багато в кірках планет. Притому, інтенсивність випромінювання цих елементів говорила саме про те їх співвідношенні, якого можна було очікувати на скелястій планеті.

На думку авторів роботи, це говорить про те, що кожен з нинішніх білих карликів колись знаходився в центрі зоряної системи, мало чим відрізнялася від сонячної. Потім, вступивши в епоху вмирання, ці зірки розірвали свої планети і поглинули їх останки. Наша Сонячна система теж може розділити цю долю.

Коли зірки вмирають

За кілька мільярдів років зірки з масою від 0,1 до 8 мас Сонця повністю спалюють своє ядерне паливо. Коли це відбувається, вони скидають свої вогняні зовнішні шари і зіщулюються в гаряче біле компактне ядро, яке упаковує половину сонячної маси в кулю не більше землі. Це і є білий карлик.

Ці тліючі кулі мають надзвичайно сильним гравітаційним тяжінням, і спочатку неймовірно гарячі і яскраві. Але чим старше стає білий карлик, тим він холодніше і тьмяніше і тим більше довжини хвиль випромінюваного їм світла. Вивчаючи спектри карликів астрономи можуть встановити елементний склад їх атмосфери.

Читайте також: Астероїд Апофіс розминувся із землею, але через 8 років пролетить набагато ближче

За словами дослідників, в атмосфері більшості білих карликів переважає водень або гелій, але вони можуть «забруднюватися» іншими елементами, якщо інтенсивна гравітація мертвої зірки втягує матеріал з навколишнього її простору. Так, якщо, наприклад, білий карлик захоплює шматки розбитої планети, то елементи, що входили до її складу, дають складові спектра, які можуть виявити астрономи.

Аналізуючи спектри чотирьох старих білих карликів в межах 130 світлових років Від Землі, астрономи намагалися зрозуміти, чи є в їх атмосфері сліди планетних останків. Кожній мертвій зірці було від 5 до 10 мільярдів років, і вона була досить холодною, щоб було виявити випромінювання металів, що виходить з її атмосфери.

У всіх чотирьох випадках дослідники виявили комбінацію літію та інших металів, яка відповідала звичайному складу планетного сміття. Одна зірка, яку команда спостерігала особливо чітко, містила в своїй атмосфері метали, які майже ідеально відповідали континентальній корі Землі.

Цьому є тільки пояснення: старі білі карлики все ще зберігають тліючі останки тих планет, які колись оберталися навколо них. Щоб опинитися в атмосфері білого карлика, ці планетарні залишки повинні були бути втягнуті в неї сильною гравітацією мільйони років тому, коли зірка завершила своє існування в стадії червоного гіганта і викинула зовнішні шари газу в космос.

Будь-які планети, близькі до зірки, були б знищені під час фази червоних гігантів, точно так само, як Меркурій, Венера і, можливо, Земля будуть поглинені нашим Сонцем в ході його еволюції. Але більш далекі від зірки планети могли дожити і до стадії білого карлика.

Після скидання зовнішніх шарів маса білого карлика становить не більше половини маси червоного гіганта. Це змінює орбіти планет, що залишилися, і збільшує ризик їх зіткнень. Як наслідок, зоряна система наповнюється розбитими скелястими останками мертвих світів. Деякі з них можуть виявитися досить близько до білого карлика, щоб бути захопленими ним.

Новини за темою: