Звезды, пожирающие планеты, помогут найти обитаемые миры

Далёкие звёзды, которые пожирают подобные Земле планеты, вряд ли будут хорошими хозяевами обитаемых систем. Однако астрономы выяснили, как определить по останкам планетарного пиршества похожих на Солнце звёзд системы, которые до сих пор имеют обитаемые миры.

Звёзды состоят почти на 98% из водорода и гелия, которые являются топливом для ядерных реакций, производящих тепло и свет. Но также они могут содержать вкрапления других элементов на поверхности. Анализ звёздного света позволяет астрономам определить, какие элементы присутствуют в звёздной системе. Последнее, в свою очередь, помогает понять, какого рода планеты располагаются в этой системе.

Чтобы узнать больше, Кейван Стэссан (Keivan Stassun) из университета Вандербильта и его коллеги использовали телескопы обсерватории Лас-Кампанас (Las Campanas Observatory), чтобы взглянуть на системы, содержащие подобные Солнцу звёзды под названием HD 20781 и HD 20782.

Эти две карликовые звезды G-класса (жёлтые карлики) образовались из одного облака пыли и газа, то есть изначально имели одинаковый химический состав. Теоретически любые различия в их излучении должны быть обусловлены планетами на их орбитах. Изначально о них было известно лишь то, что одна из звёзд имеет в своей системе две планеты массой как у Нептуна, а другая − планету типа Юпитера, движущаяся по достаточно эксцентрической орбите.

Трей Мак (Trey Mack), аспирант-астроном, разработал модель, которая помогает рассчитать, какое влияние оказывают на состав звезды пожираемые планеты. В качестве экспериментального материала он взял HD 20781 и HD 20782. Так как эти бинарные звёзды стали главами двух абсолютно неидентичных систем, их можно назвать идеальными объектами для исследования.

Команда проанализировала показатели 15 элементов в составе обеих звёзд, в том числе алюминия, кремния, кальция и железа, которые содержатся в строительных блоках планет земного типа. Все эти элементы тяжелее водорода.

Оказалось, что в составе HD 20781 и HD 20782 уровни этих элементов значительно превышают уровни нашего Солнца. Видимо, они впитали большие материалы земного типа. По оценкам, первая звезда поглотила до 20 земных масс, а вторая − около 10. Также обнаружился достаточно неожиданный факт: чем выше температура плавления какого-либо элемента на Земле, тем больше концентрация этого элемента в составе звезды.

Исходя из этих данных, астрономы ввели даже специальное понятие "металличность звезды".

"Трей показал, что с помощью модели мы можем рассмотреть химическую подпись звезды в деталях, элемент за элементом, и определить, как эта подпись обусловлена "потреблением в пищу" планет земного типа", – рассказывает Стэссан.

"Представьте себе, что вокруг звезды сформировались подобные Земле планеты, а также газовые гиганты вроде Юпитера, – говорит Мак. – Скалистые планеты формируются в областях близко к звезде, где температуры достаточно высоки, а газовые гиганты, наоборот, образуются там, где холодно − во внешней части планетной системы. Однако после того, как газовые гиганты полностью формируются, они начинают мигрировать внутрь. Их гравитация при этом тянет к внешнему краю скалистые миры. При определённых условиях это может спровоцировать поглощение звездой скалистой планеты. Если звезда получает достаточное количество планет, это изменяет её химическую подпись. И эти перемены мы можем обнаружить".

Следуя этой логике, маловероятно, что кто-то из бинарных близнецов обладает планетами земной группы. Одна из звёзд в своей системе располагает двумя планетами размером с Нептун. Они находятся очень близко, на расстоянии, соизмеримым с третью расстояния между Землёй и Солнцем. У другого светила планета с Юпитер проводит много времени в дальних пределах планетной системы, но благодаря своей эксцентрической орбите иногда приближается очень близко к звезде. Астрономы предполагают, что первая звезда поглотила больше "земного" материала, так как два её Нептуна попросту работали эффективнее и столкнули похожих на Землю "сестёр" на светило.

Общий вывод исследования таков: рассмотрев химическую подпись жёлтых карликов, астрономы могут сделать вывод, насколько сильно их планетные системы отличаются от наших и есть ли в их составе подобные Земле миры.