Исследование «грязных» белых карликов показало, что планеты растут вместе со своими звездами

Ученые обнаружили, что формирование планет в молодых планетарных системах начинается намного раньше, чем считалось, и планеты растут одновременно со своей звездой. Сделать это открытие помогли так называемые загрязненные белые карлики.

Авторы исследований самых старых звезд во Вселенной предполагали, что строительные блоки планет начинают формироваться, пока растет молодая звезда, а сами планеты образуются только тогда, когда звезда достигает своего окончательного размера. Однако исследование астрономов из Кембриджского университета (Великобритания) показало, что звезды и их планеты «растут» вместе. Статья, опубликованная в журнале Nature Astronomy, может изменить наше понимание формирования планетарных систем, в том числе Солнечной системы.

У ученых есть достаточно полное представление о том, как образуются планеты, однако вопрос о времени начала их формирования остается открытым. Чтобы решить эту проблему, астрономы исследовали атмосферы белых карликов — постепенно остывающих звезд, уже лишенных источников термоядерной энергии. Среди них есть так называемые загрязненные белые карлики, в атмосфере которых содержится множество тяжелых элементов, таких как магний, железо и кальций.

Эти элементы, вероятно, происходят из небольших тел вроде астероидов, оставшихся от образования планет, которые врезались в звезды, прежде чем сгорали в их атмосферах. Поэтому спектроскопические исследования загрязненных белых карликов позволяют заглянуть внутрь этих астероидов и понять, в каких условиях они образовались.

Считается, что формирование планет начинается в протопланетном диске, состоящем в основном из водорода, гелия и крошечных частиц льда и пыли, вращающихся вокруг молодой звезды. Частицы пыли прилипают друг к другу, образуя все более и более крупные тела. Некоторые из них продолжают сталкиваться и соединяться, становясь планетами, а некоторые остаются астероидами.

Спектроскопические наблюдения атмосфер 200 загрязненных белых карликов из ближайших галактик продемонстрировали, что астероиды, врезавшиеся в них, были расплавлены. Причина этого плавления может быть связана только с очень короткоживущими радиоактивными элементами, которые существовали на самых ранних порах жизни планетарной системы, но распались всего за миллион лет.

То есть, если астероиды были расплавлены чем-то, что существовало очень короткое время на заре планетарной системы, то процесс формирования планет тоже должен был начаться вскоре после образования звезды. Авторы также полагают, что некоторые планеты Солнечной системы, такие как Юпитер и Сатурн, далеко не сразу достигли размеров, которые мы наблюдаем сейчас.