Астрономы нашли фрагменты экзопланетной коры в атмосфере старого белого карлика

Астрономы подтвердили идею о том, что скалистые дифференцированные планеты могут образовываться вокруг короткоживущих массивных звезд B-типа. Об этом, по мнению ученых, говорят следы фрагментов коры экзопланет, найденные в фотосферах четырех холодных старых белых карликов. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Белые карлики — один из типов компактных объектов, образующихся в финале жизни звезд. Эти тела обладают массой, сравнимой с массой Солнца, при радиусе, сравнимом с радиусом Земли, и характеризуются непрерывным процессом оседания тяжелых элементов в более глубокие слои карлика, из-за чего в их атмосфере должны наблюдаться лишь легкие элементы, такие как водород или гелий. 

Однако в реальности найдено много белых карликов, атмосфера которых загрязнена металлами (элементами, тяжелее водорода и гелия), а от некоторых карликов зарегистрирован избыток инфракрасного излучения. Подобные наблюдения ученые связывают с процессами приливного разрушения карликом планетезималей или планет и последующей аккрецией вещества. Таким образом, астрономы получили методику исследования состава планетезималей в других системах, а также еще один метод выявления экзопланет.

Группа астрономов во главе с Марком Холландсом (Mark A. Hollands) из Уорикского университета опубликовала результаты анализа спектроскопических наблюдений, полученных наземными телескопами, за четырьмя холодными (эффективная температура менее пяти тысяч кельвинов) и старыми (5-10 миллиардов лет) белыми карликами LHS 2534, WD J231726.74+183052.75, WD J182458.45+121316.82 и SDSS J133001.17+643523.69, атмосфера которых демонстрировала загрязнение металлами. 

В фотосферах карликов были найдены литий, кальций и натрий, при этом в случае карлика LHS 2534 были найдены также магний, калий, хром и железо. Состав обломочного материала, который попадает на исследованные белые карлики обогащен литием и обеднен кальцием по сравнению с телами Солнечной системы и наиболее близко соответствует содержанию, обнаруженному в материковой коре Земли. 

В случае системы WD J2317+1830 был замечен избыток инфракрасного излучения, что говорит о продолжающейся аккреции обломков из околозвездного диска на карлик, при этом общая скорость аккреции оценивается в 3×10⁶ грамм в секунду. Если учесть, что прародителем этого белого карлика могла быть звезда с массой 4,8 массы Солнца, а идея об образовании планет уже после смерти звезды была признана неудачной, то это доказывает идею о том, что звезды спектрального типа B образуют планетные системы и доживают до стадии белого карлика. Кроме того, WD J2317+1830 является одной из старейших систем, где могли сформироваться дифференцированные скалистые планеты. Все это позволяет наложить ограничения на модели формирования планет, которые чрезвычайно трудно получить в ходе наблюдений за планетами вокруг звезд главной последовательности или гигантов.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые нашли объект планетарного масштаба у белого карлика и уличили объект такого рода в поглощении богатой водой планетезимали.

Александр Войтюк