Обнаружена мертвая звезда, которая все еще поглощает свою планетную систему

На художественной иллюстрации изображена звезда-белый карлик, возрастом 3 миллиарда лет, которая аккреционирует материю из остатков своей бывшей планетной системы. Гравитационная нестабильность вызвала спиральное разрушение уцелевшей планеты под действием интенсивных приливных сил, образовав диск обломков. Спектроскопический анализ атмосферы белого карлика выявил наличие этих планетарных обломков. Credit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI). Астрономы обнаружили редкую древнюю систему, которая все еще активно поглощается звездой-белым карликом в ее центре, что ставит под сомнение текущее понимание эволюции планетных систем. Об открытии сообщают в Обсерватории В. М. Кека. Эта система, расположенная в 145 световых годах от Земли, содержит самый старый и богатый тяжелыми металлами диск обломков, который когда-либо наблюдался вокруг богатого водородом белого карлика. Это поднимает новые вопросы о долгосрочной стабильности планетных систем через миллиарды лет после смерти звезды, когда в ней закончился процесс термоядерного синтеза. Соответствующее исследование, возглавляемое Эрикой Ле Бурде из Института исследований экзопланет Троттье при Монреальском университете, было опубликовано 22 октября в «The Astrophysical Journal».

«Это открытие ставит под сомнение наше понимание эволюции планетных систем», — сказала Ле Бурде. «Аккреция, продолжающаяся на этом этапе, свидетельствует о том, что белые карлики также могут удерживать около себя планетарные остатки, подвергающиеся динамическим изменениям».

Спектроскопические данные, полученные с помощью Высокоразрешающего эшельного спектрометра (HIRES) на телескопе Keck I, показали, что атмосфера белого карлика загрязнена 13 химическими элементами, что свидетельствует о наличии каменистого тела шириной не менее 200 километров, которое было оторвано гравитацией звезды.

«Это один из немногих случаев, когда мы можем увидеть прямые доказательства того, что планеты разрываются и падают на мертвую звезду», — сказал главный научный сотрудник Обсерватории Кека Джон О′Мира. «У нас не так много таких систем, где мы видим загрязненные белые карлики. Эта конкретная система имеет наибольшее количество тяжелых элементов, которые были обнаружены на сегодняшний день, что доказывает, что это была старая каменистая планета».

Богатая водородом атмосфера вокруг белых карликов обычно маскирует такие следы элементов, что делает это обнаружение особенно значимым. «Что-то явно нарушило эту систему через долгое время после смерти звезды», — сказал соавтор исследования Джон Дебес из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. «Даже через миллиарды лет все еще существует резервуар материала, способного загрязнять белый карлик».

Почему задержка?

Почти половина всех загрязненных белых карликов показывают признаки накопления тяжелых элементов, что указывает на динамические нарушения в их планетных системах. В данном случае недавнее нарушение — в течение последних нескольких миллионов лет — вероятно, привело к спиральному разрушению каменистой планеты.

«Это свидетельствует о том, что механизмы приливного разрушения и аккреции остаются активными еще долго после завершения фазы главной последовательности жизни звезды», — сказал Дебес. «Потеря массы во время эволюции звезды может дестабилизировать орбиты, влияя на планеты, кометы и астероиды».

Эта система может быть примером отсроченной нестабильности, когда взаимодействие нескольких планет постепенно дестабилизирует орбиты в течение миллиардов лет. «Это может указывать на долгосрочные динамические процессы, которые мы еще до конца не понимаем», — добавил Дебес.

Поиск внешних планет

Астрономы сейчас исследуют, что могло вызвать разрушение. Причиной могли быть планеты размером с Юпитер, которые выжили, но их трудно обнаружить из-за их удаленности от белого карлика и низких температур. Данные от космического телескопа Gaia Европейского космического агентства могут быть достаточно чувствительными, чтобы обнаружить такие планеты по их гравитационному воздействию на белый карлик.

Космический телескоп Джеймса Уэбба также может предоставить информацию, проводя инфракрасные наблюдения системы на предмет признаков внешних планет. «Будущие наблюдения могут помочь различить планетарное потрясение или гравитационный эффект звездного сближения с белым карликом», — сказал Дебес.