Обнаружен самый старый планетарный обломок в нашей галактике

Астрономы под руководством Уорикского университета определили самую старую звезду в нашей галактике, которая аккрецирует обломки вращающихся планетезималей, что делает ее одной из старейших каменистых и ледяных планетарных систем, обнаруженных в Млечном Пути.

Их результаты опубликованы в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества и заключаются в том, что тусклому белому карлику, расположенному в 90 световых годах от Земли, а также остаткам его орбитальной планетной системы более 10 миллиардов лет.

Судьба большинства звезд, в том числе нашего Солнца, — стать белыми карликами. Белый карлик — это звезда, которая сожгла все свое топливо, сбросила внешние слои и сейчас проходит процесс сжатия и охлаждения. Во время этого процесса любые вращающиеся планеты будут разрушены, а в некоторых случаях уничтожены, а их обломки останутся скапливаться на поверхности белого карлика.

Для этого исследования группа астрономов под руководством Уорикского университета смоделировала два необычных белых карлика, которые были обнаружены космической обсерваторией GAIA Европейского космического агентства. Обе звезды загрязнены планетарными обломками, причем одна из них оказалась необычно синей, а другая — самой тусклой и самой красной из обнаруженных на сегодняшний день в ближайшем галактическом окружении — команда подвергла их дальнейшему анализу.

Используя спектроскопические и фотометрические данные GAIA, Dark Energy Survey и прибора X-Shooter в Европейской южной обсерватории для определения длительности остывания, астрономы обнаружили, что «красной» звезде WDJ2147-4035 около 10,7 млрд. лет, из которых 10,2 миллиарда лет было потрачено на охлаждение белого карлика.

Спектроскопия включает анализ света звезды на разных длинах волн, что позволяет определить, когда элементы в атмосфере звезды поглощают свет разных цветов, и помогает определить, какие это элементы и в каком количестве. Анализируя спектр WDJ2147-4035, команда обнаружила присутствие металлов натрия, лития, калия и предварительно обнаруженный углерод, аккрецирующий на звезду, что делает его самым старым из обнаруженных на сегодняшний день белых карликов, загрязненных металлами.

Вторая «голубая» звезда WDJ1922+0233 лишь немногим моложе WDJ2147-4035 и была загрязнена планетарными обломками, близкими по составу к континентальной коре Земли. Научная группа пришла к выводу, что синий цвет WDJ1922+0233, несмотря на низкую температуру поверхности, вызван необычной смешанной гелий-водородной атмосферой.

$IMAGE1$

Обломки, обнаруженные в атмосфере почти чистого гелия и высокой гравитации красной звезды WDJ2147-4035, принадлежат старой планетной системе, пережившей эволюцию звезды в белого карлика, что привело астрономов к выводу, что это самая старая планетная система вокруг белого карлика, обнаруженного в Млечном Пути.

Ведущий автор Эббигейл Элмс из Уорикского университет сказал: «Звезды, загрязненные металлами, показывают, что Земля не уникальна, существуют другие планетные системы с планетарными телами, похожими на Землю. 97% всех звезд станут белыми карлики, и они настолько вездесущи во Вселенной, что их очень важно понять. Холодные белые карлики, образовавшиеся из старейших звезд галактики, предоставляют информацию о формировании и эволюции планетных систем вокруг старейших звезд Млечного Пути. Мы находим самые старые звездные остатки в Млечном Пути, которые загрязнены планетами, когда-то похожими на Землю. Удивительно думать, что это произошло в масштабе 10 миллиардов лет, и что эти планеты умерли задолго до того, как Земля была сформирована».

Астрономы также могут использовать спектры звезды, чтобы определить, насколько быстро эти металлы погружаются в ядро звезды, что позволяет оглянуться назад во времени и определить, насколько много было каждого из этих металлов в исходном планетарном теле. Сравнивая это изобилие с астрономическими телами и планетарным материалом, найденным в нашей Солнечной системе, мы можем предположить, какими были эти планеты до того, как звезда умерла и стала белым карликом, но в случае WDJ2147-4035 это оказалось сложной задачей.

Эббигейл объясняет: «Красная звезда WDJ2147-4035 — загадка, так как аккрецирующие планетарные обломки очень богаты литием и калием и не похожи ни на что известное в Солнечной системе. Это очень интересный белый карлик, так как его сверхнизкая температура поверхности, металлы, загрязняющие его, старость и тот факт, что он обладает магнитными свойствами, делают его чрезвычайно редким».

Профессор Пьер-Эммануэль Трембле из Уорикского университета сказал: «Когда эти старые звезды образовались более 10 миллиардов лет назад, Вселенная была менее богата металлами, чем сейчас, поскольку металлы образуются в эволюционировавших звездах и гигантских звездных взрывах. Два наблюдаемых белых карлика открывают захватывающее окно в планетарное формирование в бедной металлом и богатой газом среде, которая отличалась от условий, когда формировалась Солнечная система».