Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 20.10.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Ученые научились идентифицировать звезды, питающиеся экзопланетами

Ученые научились идентифицировать звезды, питающиеся экзопланетами
shortstoryf

Ученые обнаружили звезду-пожирателя экзопланет, подобных Земле. Предполагается, что такие звезды за время своего существования поглощают и уничтожают внутри себя большое количество каменного материала, из которого сформировались твердые планеты, какие как Земля, Марс и Венера. Занимался этим вопросом и успешно разрешил его Трей Мак, аспирант по астрономии в университете Вандербильта. Он разработал модель, которая может оценить, как подобная звездная «диета» влияет на химический состав звезды и проанализировал ее с помощью наблюдением за системой двойных звезд, у каждой из которых есть собственные планеты.

«Трей показал, что мы фактически можем смоделировать химическую подпись звезды, очень подробно и поэлементно, и определить, как эта подпись изменяется после поглощения экзопланет, подобных Земле. Мы может проводить этот анализ сразу послу получения в высоком разрешении спектра изучаемой звезды. После этого ее химические элементы можно изучать буквально отдельно друг от друга», — профессор Кейван Стассун, руководитель научной работы.

Эта новая возможность по изучению звезд существенно расширит понимание планетологов о процессах, лежащих в основе формирования планет в общем. А благодаря вычисления определенной спектральной подписи у звезды, можно сказать, есть ли на ее орбите землеподобная экзопланета.

Звезды более чем на 98 процентов состоят из водорода и гелия. Все другие элементы составляют от ее массы менее двух процентов. Астрономы условились все элементы, кроме водорода и гелия, называть тяжелыми и ввели понятие как «металличность», который и характеризует относительную концентрацию элементов тяжелее гелия в звездах и галактиках. С середины 90-х годов прошлого века, когда бурно развивались технологии по обнаружению экзопланет, были проведены исследования, которые попытались связать металлические звезды свойств с формирующимися на их орбитах планетами. В одном из таких исследований, проведенном в Лос-Аламосской национальной лаборатории, утверждалось, что звезды с высокой металличностью, более вероятно, сумеют сформировать планетарные системы, нежели те, у которых металличнсоть маленькая. Другое исследование показало, что обнаруженные горячие Юпитеры в большинстве своем вращаются вокруг звезд с высокими металлическими свойствами, в то время как меньшие экзопланеты находятся у более широкого класса звезд.

Основываясь на работе своего соавтора Саймона Шулера из университета Тампы, который сумел расширить понятие о металлических химических элементах в звездах, Мак сумел продвинуть разработанный анализ еще на один шаг вперед. Он попытался изучить концентрацию основных 15 химических элементов у Солнца относительно других звезд. Его интересовали элементы как алюминий, кремний, кальций и железо у которых температура плавления выше 600 градусов Цельсия. Эти элементы являются огнеупорными и служат стандартными строительными элементами для планет, подобных Земле. Исследователями была изучена двойная звездная система, состоящая из звезд 20781 и HD 20782. Обе звезды должны были сформироваться из одного и того же протозвездного облака газа и пыли, а следовательно, должны обладать одинаковым химическим составом. Эта пара звезд вообще является самой первой в мире двойной звездной системой, в которой у каждого компаньона есть планетарная система.

Спектр Солнца

На снимке представлен спектр излучения, полученный из Солнечного света. Темные полосы соответствуют вполне определенным химическим элементам во внешней оболочки звезды, таким как водород или железо, которые поглощают определенную частоту спектра. Тщательно измеряя ширину каждой полосы, астрономы научились определять количество водорода, железа, кальция и других элементов, присутствующих в звезде. Новая разработанная модель предполагает, что у звезд спектрального класса G с большими уровнями жаростойких элементов, таких как кремний и железо, велика вероятность того, что в прошлом они подпитывали себя каменными землеподобными экзопланетами. Источник: N.A.Sharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF

Обе звезды являются парой карликовых звезд спектрального класса g. Точно к такому же классу относится и наше Солнце. Вокруг одной из звезд вращаются две экзопланеты размером с Нептун, у другой звезды есть только одна планета, но размером с Юпитер, которая вращается вокруг звезды по орбите с очень большим эксцентриситетом. Как раз эти различия в планетарных системах и делает эти звезды идеальным полигоном для проверки разработанных теорий.

Когда спектр этих двух звезд был проанализирован, астрономы обнаружили, что относительная концентрация огнестойких элементов у них значительно выше, чем у Солнца. Было так же обнаружено, что, чем выше температура плавления определенного элемента, тем выше его концентрация. Это как раз и является подтверждением того, что звезда подпитывается веществом экзопланеты, подобной Земле. Ученые вычислили, что каждая звезда должна было поглотить вещество общей массой в 10-20 земных, чтобы получить такую химическую подпись элементов. Стало ясно, что звезда с планетой-Юпитером должна была потреблять 10 земных масс вещества в то время как другая с Нептунами поглощала 20 земных масс вещества. Эти результаты подтверждают предположение о том, что химический состав звезд и природа их планетарных систем взаимосвязаны.

«Представьте, что звезда изначально сформировала каменные планеты как Земля. Затем, представьте, что она сформировала газовые гиганты как Юпитер. Твердые планеты формируются близко от звезды, где жарко, а газовые гиганты формируются вдали от звезды, в холодных областях. Однако, как только газовый гигант полностью сформирован, он начинает мигрировать ближе к звезде и в процессе этого их гравитационная сила начинает захватывать менее массивные планеты. С определенными характеристиками такого воздействия малая планета вполне вероятно может попасть в звезду. Если достаточно много каменных экзопланет так разрушается, то они оставляют после себя четкий отпечаток в химическом составе звезды, который легко обнаружить».

После таких заключений становится ясно, что вероятность обнаружить землеподобную экзопланету на орбитах вокруг этой звездной системы маловероятна. У звезды с двумя Нептунами эти планеты вращаются на расстоянии одной трети орбиты Земли от Солнца. Экзопланета-гигант у другой звезды движется по орбите с большим эксцентриситетом, поэтому она проходит как на краю планетарной системы, так и близко к звезде. Астрономы предполагают, что причина того, почему звезда с Нептунами поглотила больше вещества, заключается в большей активности этих планет.

Если дальнейшие исследования подтвердятся и окажется, что такие характеристики химической подписи звезд спектрального класса G универсальны, можно будет заранее говорить о наличии или отсутствии каменных экзопланет на орбите у звезды.

По информации университета Вандербильт.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google