Исследователи USP создают метод обнаружения звезд, пожирающих планеты
Научное открытие, сделанное международной командой под руководством исследователей из Университета Сан-Паулу (USP), выявило беспрецедентный метод обнаружения звезд, поглотивших свои планеты. Инновационный процесс основан на выявлении изменений в количестве бериллия, относительно редко встречающегося химического элемента, что обещает новый подход к пониманию того, как развиваются планетные системы.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале Astronomy & Astrophysicals, изучалась пара звезд солнечного типа, обозначенных как HD 129171 и HD 129209. Эти звезды, которые имеют схожие с нашим Солнцем характеристики с точки зрения физической, химической и магнитной активности, образуют двойную систему.
Первоначально ожидалось, что двойные звезды, родившиеся из одного и того же молекулярного облака в одно и то же время, будут иметь почти идентичный химический состав. Однако ученые заметили заметные различия между ними.
Открытие инновационного метода слежения за звездами
Звезда HD 129171 продемонстрировала высокий уровень тугоплавких элементов, тех, которые обычно конденсируются в твердое состояние и образуют каменистые планеты. Энн Ратсам, докторант Института астрономии, геофизики и атмосферных наук (IAG-USP) и главный автор статьи, заявила, что это открытие убедительно указывает на поглощение планетарного материала на эволюционной траектории звезды.
Хотя возможность существования некоторых звезд, включающих в себя планеты или их фрагменты, уже рассматривалась, большой вклад этой работы заключается в том, что впервые было доказано, что изменение содержания бериллия в двойных звездах может служить точным индикатором этого явления.
Существенная роль бериллия в идентификации космических событий
Бериллий примечателен тем, что не производится в ядре звезды в течение жизни звезды. Таким образом, его обнаружение в свете, излучаемом звездой, действует как предупреждающий знак, указывающий на то, что звезда поглотила каменистый материал, такой как остатки планет, спустя долгое время после своего первоначального образования.
Исследователи уточняют, что литий, бериллий и бор представляют собой особенность химического состава Вселенной. В то время как другие химические элементы возникают в результате первичного или звездного нуклеосинтеза, бериллий и бор создаются в основном в результате процесса, называемого «космическим расщеплением». В нем частицы высокой энергии расщепляют более плотные ядра, такие как углерод, азот и кислород, образуя более легкие элементы.
Литий, хотя он также в основном возник в результате расщепления – с минимальной долей в результате первичного нуклеосинтеза и редким образованием в определенных типах звезд – ранее использовался в качестве возможного маркера планетарного поглощения. Ратсам, однако, подчеркивает, что бериллий более долговечен, что позволяет его химическому составу сохраняться в течение более длительного периода времени.
Детальные наблюдения показывают поглощение планетарной материи
Для проведения исследования команда использовала данные спектрографа UVES, инструмента, установленного на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO), расположенной в Чили. Это высокоточное оборудование способно разлагать звездный свет на волны различной длины, позволяя идентифицировать чрезвычайно тонкие химические признаки.
Результаты наблюдений показали, что HD 129171 имеет значительно большее количество тугоплавких элементов, таких как железо, магний, кремний, кальций и титан, по сравнению с ее компаньоном HD 129209. Кроме того, эта звезда имеет избыток как лития, так и бериллия. По мнению ученых, наблюдаемая закономерность соответствует поглощению каменистого материала, масса которого более чем в 11 раз превышает массу Земли.
Leia Também
Месси забил 19 голов на чемпионатах мира по футболу благодаря великолепному штрафному удару для Аргентины в матче с Иорданией
Криштиану Роналду блистает за пределами футбольного поля на чемпионате мира 2026 года благодаря своей бизнес-империи и семейной роскоши.
В 41 год Криштиану Роналду подтверждает свое историческое наследие и готовится блеснуть на чемпионате мира 2026 года.
Ратсам объяснил, что этот материал мог происходить либо из одной большой планеты, либо из суммы нескольких меньших тел. Однако в звездах, подобных Солнцу, внутреннее перемешивание настолько эффективно, что окончательная химическая подпись не позволяет нам различить эти два сценария.
Бурная динамика звездных систем и редкость стабильности
Хотя химический анализ является основным оригинальным вкладом исследования, с выбором бериллия в качестве маркера поглощения планет, авторы также исследовали динамические механизмы, которые могут привести к поглощению планет звездами-хозяевами. К таким механизмам относятся гравитационные взаимодействия между планетами, возмущения, вызванные звездами-спутниками, и процессы орбитальной миграции. Эти факторы могут привести к чрезвычайно эксцентричным и нестабильным орбитам, что приведет к выбросу планет, столкновениям между ними или их возможному поглощению центральной звездой.
Важный вывод исследования предполагает возможную нехватку стабильных систем, таких как наша Солнечная система. Хорхе Луис Мелендес Морено, профессор IAG-USP и руководитель исследования, отмечает, что несколько независимых доказательств подтверждают эту гипотезу. Компьютерное моделирование формирования планет показывает, что конфигурации, подобные Солнечной системе — с газовыми гигантами на почти круговых внешних орбитах и скалистыми планетами на стабильных внутренних орбитах — не являются частым результатом. Более того, наблюдательные исследования звезд типа Солнца выявили несколько аналогов Юпитера на орбитах, сравнимых с нашим газовым гигантом.
Мелендес отмечает, что при анализе данных динамического моделирования, наблюдений экзопланет и химических исследований двойных звезд выявляется последовательный сценарий, предполагающий, что такие системы, как Солнечная, могут быть менее распространены, чем предполагалось ранее. Это означает, что орбитальная стабильность, имеющая решающее значение для сохранения обитаемой среды в течение миллиардов лет, может быть редким исключением, способствующим лучшему пониманию условий, необходимых для эволюции сложной жизни во Вселенной.
Последствия звездообразования и поиска сложной жизни
Мелендес добавляет, что двойные системы широко распространены в Млечном Пути, а оценки показывают, что около половины звезд в галактике имеют гравитационного компаньона. Поскольку две звезды двойной системы формируются одновременно и из одного и того же молекулярного облака, химические различия, наблюдаемые между ними, служат убедительным свидетельством того, что последующие процессы, такие как поглощение планет, изменили их первоначальный состав.
Ратсам отмечает, что, хотя планеты в нашей системе имеют относительно стабильные орбиты с низким эксцентриситетом, частота поглощения планет предполагает, что многие звездные системы проходят через турбулентные динамические фазы. Такая нестабильность, подчеркивает она, имеет прямые последствия для существования сложной жизни. Чтобы жизнь не только возникла и развивалась на протяжении миллиардов лет, но и процветала, планета должна поддерживать достаточно стабильную орбиту, защищенную от значительных гравитационных возмущений.
Помимо пролития нового света на эволюцию планетных систем, исследование также влияет на теории звездообразования и метод, известный как «химическое мечение», используемый для реконструкции истории Млечного Пути на основе химического состава звезд.
Если бы химические изменения, наблюдаемые в двойных звездах, возникли из-за неоднородностей в первичном облаке, которое их породило, потребовался бы пересмотр современных моделей звездообразования. Однако результаты, достигнутые командой, подтверждают гипотезу планетарного поглощения.
В исследовании приняли участие ученые из USP, Польской академии наук, Китайской академии наук, Университета Монаша в Австралии и итальянских астрономических обсерваторий при финансовой поддержке Fapesp в рамках тематического проекта, координируемого Мелендесом.
