Свинцовые облака

Группа астрономов из Арманской обсерватории в Северной Ирландии сообщают об открытиии двух необычных звезд, в атмосферах которых наблюдается исключительно высокое содержание свинца.

Наслим Нееламкодан (Naslim Neelamkodan), Саймон Джеффри (Simon Jeffery), Натали Бехара (Natalie Behara) и Алан Хиберт (Alan Hibbert) изучают поверхность маленьких горячих звезд, известных как богатые гелием субкарлики (helium-rich subdwarfs). Особенностью этих звезд является то, что они содержат гораздо меньше водорода и больше гелия, чем обычные звезды.

Три года назад эти же астрономы нашли звезду с чрезвычайно высоким содержанием циркония в поверхностях областях (оксид циркония используется для изготовления фианитов и других сверхтвёрдых материалов). Теперь же изучение группы похожих по свойствам звезд позволило обнаружить две звезды, в поверхностном слое которых содержится в десять тысяч раз больше свинца, чем в поверхностном слое Солнца.

Так выглядит звезда HE2359-2844 в воображении художника. Очень высокая температура (38000 °Celsius) придает поверхности такую окраску. Инопланетный наблюдатель, находящийся вблизи от звезды, с помощью специальных фильтров может видеть области с высоким содержанием свинца и циркония. (Credit: Images created using POV-Ray by C. S. Jeffery)

Открытие было сделано для двух звезд – звезды HE 2359-2844, расположенной на расстоянии 800 световых лет от Солнечной системы в направлении созвездия Скульптора и звезды HE 1256-2738, удаленной от нас на 1000 световых лет в созвездии Гидра. Спектральные характеристики обеих звезд продемонстрировали сигнатуры, найти которых в звездном веществе никто не ожидал. После расшифровки исследователи пришли к выводу, что эти сигнатуры обусловлены наличием в звездном веществе атомов свинца.

Свинец, элемент с зарядом ядра, равным 82, является одним из наиболее тяжелых химических элементов, обнаруженных в природе; в Солнце один атом свинца приходится всего лишь на десять миллиардов атомов водорода. При температуре 38000°C, которой характеризуется поверхность звезд HE 2359-2844 и HE 1256-2738, атомы свинца теряют по три электрона, а образующиеся в результате этого ионы способствуют формированию четких спектральных линий, с помощью которых можно измерить содержание свинца в атмосфере этих звезд. С помощью аналогичной методики ранее было показано, что в атмосфере звезды HE 2359-2844 в десять тысяч раз больше иттрия и циркония, чем в Солнце. Наряду с другими циркониевыми звездами LS IV-14-116 эти звезды были отнесены к новой группе «тяжелометаллических субкарликов».

Исследователи уверены, что эти тяжелометаллические субкарлики являются важным звеном между яркими красными гигантами, звездами многократно превышающими размерами наше Солнце, и тусклыми голубыми субкарликами, звездами многократно уступающими по размерам Солнцу, но при этом в семь раз более горячими и в семьдесят раз более яркими, чем Солнце. Некоторые из красных гигантов теряют свой толстый слой водорода и сжимаются, превращаясь в горячие субкарлики или гелиевые звезды. По мере сжатия условия становятся благоприятными для распределения элементов по отдельным слоям, в рамках которых они значительно концентрированы.

Как пары воды в атмосфере Земли или слои разной плотности в сложной коктейле, обладающий определенной высотой и концентрацией слой тяжелого металла в атмосфере звезды может наблюдаться с Земли. Исследователи предполагают, что новое открытие является редким примером наблюдения такого слоя – оценки показывают, что слой свинца в изученных звездах должен иметь толщину около 100 км и весить около 100 миллиардов тонн.