Прожорливая звезда поглотила 75 Земель: раскрыт любопытный химический парадокс
NewsMakerУчёные восстановили это событие по остаткам железа в атмосфере.
Астрономы нашли странную пару звёзд в системе HD 81809. Обе похожи на Солнце и, вероятно, родились из одного газопылевого облака, но сейчас заметно отличаются по химическому составу. Одна звезда бедна железом, а вторая почти совпадает с Солнцем. Науччная работа предлагает возможное объяснение: более богатая металлами звезда могла недавно поглотить планеты или их обломки.
В двойных системах звёзды обычно появляются из одного исходного материала. Поэтому астрономы ожидают, что возраст и состав у них будут близкими. Если две связанные звезды резко отличаются по металличности, значит, поверхность одной из них могло изменить отдельное событие. Например, перенос вещества от соседней звезды, перемешивание внутренних слоёв или падение планетных обломков.
HD 81809 хорошо подходит под эту загадку. В ядре HD 81809A почти закончился водород, поэтому звезда уже не находится в обычной солнечной фазе и перешла в стадию субгиганта. Субгигант ещё не превратился в красного гиганта, но уже начал сходить с привычного пути звезды вроде Солнца.
HD 81809B развивается спокойнее. В её ядре всё ещё идёт слияние водорода, как у обычной звезды солнечного типа. При этом химический состав выглядит необычно: в атмосфере больше лития, а содержание железа почти солнечное. У HD 81809A железа намного меньше. Показатель [Fe/H] у неё равен −0,57 dex, тогда как у HD 81809B он близок к 0,00 dex.
Dex нужен астрономам для записи разницы в логарифмическом масштабе. Значение −0,57 по железу означает, что HD 81809A содержит примерно в 3,7 раза меньше железа относительно водорода, чем Солнце. Для пары, которая должна была родиться из одного облака, разрыв слишком велик. Обычная звездная эволюция плохо объясняет, почему одна звезда сохранила бедный металлами состав, а вторая выглядит почти солнечной.
Раньше астрономы уже пытались описать HD 81809 стандартными моделями, но расчёты плохо сходились со светимостью и возрастом звёзд. В одной из прошлых работ авторы предположили, что поверхность HD 81809B могла измениться после падения вещества извне. В пользу такой версии говорит диск обломков в системе: там мог остаться материал от разрушенных или столкнувшихся планетных тел.
Команда Нуну Моэдаша и Марии Пии Ди Мауро проверила именно эту версию. Исследователи исходили из простого варианта: обе звезды родились вместе и сначала имели близкий химический состав. Затем HD 81809B получила дополнительный материал, богатый элементами тяжелее водорода и гелия. Для расчётов использовали MESA, распространённую программу для моделирования жизни звёзд.
Ученые меняли массу упавшего вещества, его состав и время события. Задача была понятной: проверить, может ли добавка из планетного материала поднять содержание железа на поверхности HD 81809B до наблюдаемого уровня и при этом не испортить совпадение с другими свойствами звезды.
Расчёты показали, что HD 81809B должна была получить много тяжёлых элементов. Если поглощение произошло недавно, примерно при нынешнем возрасте системы около 10 млрд лет, звезде потребовалось бы от 25 до 75 масс Земли в виде металлов. В астрономии металлами называют все элементы тяжелее водорода и гелия, поэтому речь не только о железе, а о веществе, из которого состоят каменистые планеты и их обломки.
Если HD 81809B поглотила планеты в молодости, объяснение работает хуже. За миллиарды лет химический след сильнее размылся бы из-за перемешивания вещества внутри звезды. Тогда для нынешнего уровня железа понадобилось бы около 150 масс Земли металлов. Авторы считают такую массу маловероятной, поэтому недавнее падение планетного материала выглядит более подходящим вариантом.
Но мешает литий. Модели, которые хорошо объясняют избыток железа, дают слишком много лития на поверхности HD 81809B. Для проверки подобных событий литий очень удобен: внутри звёзд он легко разрушается, а свежий планетный материал может заметно изменить его количество в атмосфере.
Чтобы совпасть с наблюдаемым уровнем лития, звезда должна была получить намного меньше вещества, менее шести масс Земли. Но такой добавки уже не хватает для объяснения разницы по железу. Получается конфликт между двумя химическими следами: железо требует крупного поглощения, а литий лучше сходится с гораздо меньшей порцией материала.
Авторы не считают противоречие поводом для отказа от версии с поглощением планет. Проблема может быть в составе упавшего вещества. Планетные обломки могли отличаться от земной каменистой смеси, содержать меньше лития или пройти через процессы, которые изменили химический состав до падения на звезду.
Дополнительную проверку могут дать вращение и магнитная активность HD 81809B. Если звезда недавно получила большую порцию планетного вещества, событие могло раскрутить её внешние слои или оставить след в магнитном поведении. Эти наблюдения помогут понять, действительно ли в атмосфере HD 81809B сохранились следы разрушенных планет.
Астрономы нашли странную пару звёзд в системе HD 81809. Обе похожи на Солнце и, вероятно, родились из одного газопылевого облака, но сейчас заметно отличаются по химическому составу. Одна звезда бедна железом, а вторая почти совпадает с Солнцем. Науччная работа предлагает возможное объяснение: более богатая металлами звезда могла недавно поглотить планеты или их обломки.
В двойных системах звёзды обычно появляются из одного исходного материала. Поэтому астрономы ожидают, что возраст и состав у них будут близкими. Если две связанные звезды резко отличаются по металличности, значит, поверхность одной из них могло изменить отдельное событие. Например, перенос вещества от соседней звезды, перемешивание внутренних слоёв или падение планетных обломков.
HD 81809 хорошо подходит под эту загадку. В ядре HD 81809A почти закончился водород, поэтому звезда уже не находится в обычной солнечной фазе и перешла в стадию субгиганта. Субгигант ещё не превратился в красного гиганта, но уже начал сходить с привычного пути звезды вроде Солнца.
HD 81809B развивается спокойнее. В её ядре всё ещё идёт слияние водорода, как у обычной звезды солнечного типа. При этом химический состав выглядит необычно: в атмосфере больше лития, а содержание железа почти солнечное. У HD 81809A железа намного меньше. Показатель [Fe/H] у неё равен −0,57 dex, тогда как у HD 81809B он близок к 0,00 dex.
Dex нужен астрономам для записи разницы в логарифмическом масштабе. Значение −0,57 по железу означает, что HD 81809A содержит примерно в 3,7 раза меньше железа относительно водорода, чем Солнце. Для пары, которая должна была родиться из одного облака, разрыв слишком велик. Обычная звездная эволюция плохо объясняет, почему одна звезда сохранила бедный металлами состав, а вторая выглядит почти солнечной.
Раньше астрономы уже пытались описать HD 81809 стандартными моделями, но расчёты плохо сходились со светимостью и возрастом звёзд. В одной из прошлых работ авторы предположили, что поверхность HD 81809B могла измениться после падения вещества извне. В пользу такой версии говорит диск обломков в системе: там мог остаться материал от разрушенных или столкнувшихся планетных тел.
Команда Нуну Моэдаша и Марии Пии Ди Мауро проверила именно эту версию. Исследователи исходили из простого варианта: обе звезды родились вместе и сначала имели близкий химический состав. Затем HD 81809B получила дополнительный материал, богатый элементами тяжелее водорода и гелия. Для расчётов использовали MESA, распространённую программу для моделирования жизни звёзд.
Ученые меняли массу упавшего вещества, его состав и время события. Задача была понятной: проверить, может ли добавка из планетного материала поднять содержание железа на поверхности HD 81809B до наблюдаемого уровня и при этом не испортить совпадение с другими свойствами звезды.
Расчёты показали, что HD 81809B должна была получить много тяжёлых элементов. Если поглощение произошло недавно, примерно при нынешнем возрасте системы около 10 млрд лет, звезде потребовалось бы от 25 до 75 масс Земли в виде металлов. В астрономии металлами называют все элементы тяжелее водорода и гелия, поэтому речь не только о железе, а о веществе, из которого состоят каменистые планеты и их обломки.
Если HD 81809B поглотила планеты в молодости, объяснение работает хуже. За миллиарды лет химический след сильнее размылся бы из-за перемешивания вещества внутри звезды. Тогда для нынешнего уровня железа понадобилось бы около 150 масс Земли металлов. Авторы считают такую массу маловероятной, поэтому недавнее падение планетного материала выглядит более подходящим вариантом.
Но мешает литий. Модели, которые хорошо объясняют избыток железа, дают слишком много лития на поверхности HD 81809B. Для проверки подобных событий литий очень удобен: внутри звёзд он легко разрушается, а свежий планетный материал может заметно изменить его количество в атмосфере.
Чтобы совпасть с наблюдаемым уровнем лития, звезда должна была получить намного меньше вещества, менее шести масс Земли. Но такой добавки уже не хватает для объяснения разницы по железу. Получается конфликт между двумя химическими следами: железо требует крупного поглощения, а литий лучше сходится с гораздо меньшей порцией материала.
Авторы не считают противоречие поводом для отказа от версии с поглощением планет. Проблема может быть в составе упавшего вещества. Планетные обломки могли отличаться от земной каменистой смеси, содержать меньше лития или пройти через процессы, которые изменили химический состав до падения на звезду.
Дополнительную проверку могут дать вращение и магнитная активность HD 81809B. Если звезда недавно получила большую порцию планетного вещества, событие могло раскрутить её внешние слои или оставить след в магнитном поведении. Эти наблюдения помогут понять, действительно ли в атмосфере HD 81809B сохранились следы разрушенных планет.