Согласно новому исследованию, по крайней мере четверть всех звезд, подобных Солнцу, в какой-то момент своей жизни поглотила одну из своих планет. Исследование показывает, что многие планетные системы динамически нестабильны, что отличает Солнечную систему – открытие, которое может иметь значение для наших поисков миров земного типа.
“Наблюдательные свидетельства того, что планетные системы могут сильно отличаться друг от друга, говорят о том, что их динамическая история была очень разнообразной, вероятно, в результате сильной чувствительности к начальным условиям. Динамические процессы в самых хаотических системах, возможно, дестабилизировали планетные орбиты, вынуждая некоторые погрузиться в звезду-хозяина», – написала группа исследователей в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
«Неопровержимые свидетельства событий поглощения планет и знания об их возникновении возле звезд, подобных Солнцу, прольют свет на возможные пути эволюции планетных систем, показывая, сколько из них претерпели сложные фазы высокодинамичной реконфигурации».
Наше странное Солнце
Это может показаться странным, но наше Солнце – большая редкость в Млечном Пути. Большинство звезд нашей галактики – около 75 процентов – являются звездами M-типа или красными карликами: маленькими, холодными и очень долгоживущими. Наше Солнце – звезда G-типа, известная как желтый карлик; только 7 процентов звезд Млечного Пути относятся к G-типу.
К тому же Солнце – одиночка. Астрономы считают, что большинство звезд рождаются в звездных системах с одним или несколькими братьями и сестрами; действительно, у большинства звезд Млечного Пути есть по крайней мере еще один компаньон, замкнутый на общей орбите как двойная система.
Вот как это работает. Когда плотный узел в облаке молекулярного газа в космосе схлопывается под действием собственной силы тяжести и начинает вращаться, это есть начало звезды или протозвезды. Газ вокруг протозвезды образует диск, который попадает в растущую звезду. Во время этого процесса диск может фрагментироваться, разделившись на вторую протозвезду.
Когда звезды заканчивают формирование, оставшийся материал в диске формирует планеты, пояса астероидов и кометы – все остальное, что составляет планетную систему. В зависимости от того, где на диске формируются эти объекты, они могут иметь разные пропорции того, что было в исходном облаке.
А поскольку они образованы из одного и того же сгустка материала, двойные звезды должны иметь очень похожий химический состав и даже массу.
Однако это не всегда так. Итак, группа астрономов из Астрономической обсерватории Падуи в Италии и Университета Монаша в Австралии решила повнимательнее изучить двойные системы. Они идентифицировали 107 пар звезд с одинаковыми температурами и поверхностной силой тяжести и изучили их химические свойства.
Интересно, что они обнаружили, что значительное количество двойных звезд имеет несовпадающий химический состав.
«Хотя ожидается, что звезды в двойных системах будут иметь идентичный химический состав, звездные компоненты 33 пар в нашей выборке имеют содержания железа, которые аномально различаются на уровне 2 сигма», – пишут исследователи. Это говорит о том, что все подобные Солнцу звезды имеют 20-35-процентную вероятность поглотить свои планеты.
Ученые обнаружили, что шансы найти такую химически аномальную двойную систему возрастают с увеличением температуры пары. Маловероятно, что это результат неоднородностей внутри протозвездного облака; вместо этого, согласно моделированию, это, скорее, результат падения планетарного материала на звезду и загрязнения конвективной зоны – слоя, в котором материал переносится посредством тепловых потоков.
«Когда планетный материал входит в звезду и загрязняет ее конвективную зону, звездный состав атмосферы изменяется таким образом, что отражает состав, наблюдаемый в скалистых объектах, а именно, тугоплавких элементов [металлов и силикатов] больше, чем летучих», – пишут исследователи.
Поиск экзопланет
Открытие имеет очень важное значение для изучения других планетных систем. На сегодняшний день подтверждено более 4500 экзопланет, и кажется, что архитектура их систем весьма разнообразна. Это говорит о том, что планетные системы очень чувствительны к начальным условиям на ранней стадии их формирования.
В исследовании представлены дополнительные доказательства того, что значительный процент систем, вращающихся вокруг звезд, подобных Солнцу, начал жизнь в очень турбулентном режиме. Возможно, это также имеет значение для понимания того, как и почему появилась жизнь на Земле, поскольку все звезды в исследовании были двойными. Полученные данные могут свидетельствовать о том, что двойные системы слишком сложны для стабильных условий, которые могут быть необходимы для жизни (выделение мое - R.D.).
И это может помочь сузить круг поиска экзопланет земного типа. Хотя звезды, похожие на Солнце, относительно редки в Млечном Пути, их все равно достаточно много. Изучение их атмосфер на предмет наличия тугоплавких элементов может помочь сузить круг поиска экзопланет.
“Возможность обнаружения химических сигнатур процессов поглощения планет подразумевает, что мы можем использовать химический состав звезды, чтобы сделать вывод о том, претерпела ли ее планетная система чрезвычайно динамичное прошлое, в отличие от нашей Солнечной системы, которая сохранила свои планеты на почти круговых орбитах с очень ограниченными миграциями», – пишут исследователи.
«Таким образом, теперь у нас есть потенциальный метод для определения тех звезд, похожих на Солнце, которые с меньшей вероятностью могут содержать планеты земного типа, что может быть полезно в качестве критерия для поиска планет».
Источник:
