Астрономы заметили избыток лития в атмосфере грязного белого карлика

Астрономы впервые смогли оценить содержание лития в экзосолнечных планетезималях, вещество которых попало в атмосферу ультрахолодного старого белого карлика WD J1644–0449 в процессе аккреции, и оно оказалось выше, чем у звезд аналогичного возраста и метеоритов типа CL-хондритов. Подобные наблюдения позволяют понять свойства древних экзопланет и динамику содержания лития во Вселенной. Статья опубликована в журнале Science.

Белые карлики представляют собой остатки звезд малой или средней массы, которые исчерпали запасы водорода в своих ядрах. Эти объекты компактны по своим размерам, обладают средней массой в диапазоне от 0,17 до 1,44 масс Солнца и характеризуются постоянно действующим процессом расслоения химических элементов по массе, когда более тяжелые элементы оказываются глубже. Поэтому в спектре типичной атмосферы белого карлика должны присутствовать линии только легких элементов, таких как водород или гелий. Однако наблюдения позволили выявить большое количество горячих белых карликов, атмосферы которых загрязнены металлами, а сами карлики порой демонстрируют избыток инфракрасного излучения, что связывается с пылевыми дисками. Это говорит о процессах приливного разрушения карликом планетезималей или планет и последующей аккреции вещества на него. Исследование состава подобных систем дает информацию о составе туманности, из которой они сформировались, аналогично тому, как изучение состава метеоритов позволяет узнать больше о ранней Солнечной системе.

Группа астрономов во главе с Кристофером Клеменсом (J. Christopher Clemens) и Беном Кайзером (Ben Kaiser) из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл опубликовала результаты анализа данных оптических спектроскопических наблюдений за белым карликом WD J1644–0449 в рамках обзора старых (возрастом более 7 миллиардов лет) ультрахолодных (с эффективной температурой менее 4500 кельвинов) объектов, выбранных из каталога космического телескопа Gaia. Для наблюдений ученые использовали наземный 4,1-метровый телескоп SOAR (Southern Astrophysical Research), расположенный в Чили.

Анализ архивных данных инфракрасных наблюдений не выявил наличие у карлика спутника или пылевого диска. Ученые отнесли WD J1644–0449 к белым карликам спектрального класса DZ, в спектре которого были найдены линии поглощения кальция, натрия, калия, магния и лития. Эффективная температура карлика была оценена в 3830 кельвинов, а масса — всего в 0,45 масс Солнца, что может говорить о потере массы в прошлом.

Обнаружение лития в атмосфере белого карлика позволяет астрономам исследовать содержание лития в планетезималях в других системах и сравнивать его с атмосферами звезд того же возраста. Считается, что значительное количество лития во Вселенной образовалось в первые пять минут после Большого взрыва, а затем стало меняться из-за взрывов массивных звезд, что проявляется в уменьшении соотношения Li/Ca в течением времени. В случае WD J1644–0449 отношения K/Ca и Na/Ca согласуются со значениями, полученными для метеоритов в Солнечной системе. Однако значение Li/Ca оказалось выше, чем у звезд аналогичного возраста и метеоритов типа CL-хондритов, что может отражать дефицит лития в результате ядерных реакций в звездах главной последовательности. Ожидается, что новые наблюдения за другими загрязненными белыми карликами позволят астрономам проследить динамику содержания лития вплоть до ранних этапов жизни Вселенной.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы отыскали ультратяжелый и самый быстровращающийся белые карлики, а также впервые нашли объект планетарного масштаба у белого карлика.

Александр Войтюк