Астрономы недавно обнаружили, что LSPM J0207+3331, древний белый карлик, находящийся примерно в 145 световых годах от Земли, продолжает накапливать планетарные обломки, даже несмотря на то, что он остыл в течение примерно 3 миллиардов лет. Эта звезда в созвездии Треугольника считается одной из старейших и самых холодных белых карликов, имеющих пылевой диск, и она также бросает вызов традиционному пониманию эволюции звездных систем.
Исследование возглавила Эрика Ле Бурдэ, аспирантка Монреальского университета. Исследовательская группа первоначально обнаружила звезду в рамках проекта «Задние миры: Планета 9» в 2019 году, а позже подтвердила с помощью телескопа Кек на Гавайях, что излучаемый ею инфракрасный сигнал соответствует пылевому кольцу, что указывает на то, что сильная гравитация разрывает астероиды на части, образуя пылевой диск, окружающий звезду.
Исследователи говорят, что это открытие показывает, что даже если белый карлик существует уже миллиарды лет, его фрагменты, кометы и даже планеты все еще могут оставаться на орбите в течение длительного времени, быть потревоженными и упасть в звезду гораздо позже.
С помощью спектрального анализа команда определила 13 тяжелых элементов в атмосфере белого карлика, включая натрий, магний, алюминий, кремний, кальций, титан, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь и стронций. Обычно тяжелые элементы быстро оседают в богатых водородом белых карликах, что затрудняет их обнаружение, но на этот раз результаты намного превзошли ожидания.
Исследование далее показало, что эти фрагменты, вероятно, происходят из богатого камнями небесного тела, претерпевшего многоуровневую эволюцию. Ее структура похожа на Землю или Весту, с металлическим ядром и каменистой мантией. По химическому составу он достаточно близок к земным материалам, за исключением того, что магний и кремний немного дефицитны по железу, а отсутствие характеристик углеродного элемента указывает на то, что его исходное вещество не содержит явных летучих углеродных компонентов.
Соавтор исследования Патрик Дюфур, профессор Монреальского университета, сказал, что белые карлики — чуть ли не одно из немногих окон, через которые люди могут напрямую измерять состав экзопланет. Когда фрагменты планет приближаются слишком близко к звезде, они разрываются приливными силами и загрязняют атмосферу звезды, оставляя четкий химический «отпечаток пальца».
Команда также обнаружила слабое излучение ядра Ca II H и K-линий, что делает его вторым изолированным загрязненным белым карликом, который, как известно, демонстрирует эту сигнатуру. В исследовании полагают, что это может означать, что в верхних слоях атмосферы звезды происходят дополнительные физические процессы, поэтому особенно важно включать тяжелые элементы в модельные расчеты, иначе это повлияет на выводы о структуре и параметрах белого карлика.
Ранее считалось, что инфракрасный избыток этой звезды исходит от двух пылевых колец, но новый анализ показывает, что только один пылевой диск, состоящий из силиката, может объяснить наблюдаемый сигнал на длине волны 11,6 микрон, что также упрощает объяснение структуры системы.
Что касается того, почему эти фрагменты упали в звезду на такой поздней стадии, исследования до сих пор не дали окончательных результатов. Одна из возможностей заключается в том, что планеты-гиганты в системе на протяжении долгих лет постепенно нарушали орбиты небольших небесных тел; Другая возможность состоит в том, что проходящие мимо звезды изменили траекторию этих обломков. Исследовательская группа полагает, что в будущем эти два объяснения можно будет дополнительно различить с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба или объединить с архивными данными миссии Gaia Европейского космического агентства.
Исследователи отметили, что наиболее распространенным типом белых карликов являются богатые водородом белые карлики, а самые холодные из них, как правило, являются самыми старыми звездами Млечного Пути. Именно потому, что в прошлом меньше внимания уделялось тому, продолжают ли такие звезды аккрецировать материю, этот случай побуждает астрономическое сообщество расширить сферу поиска и пересмотреть более похожие небесные тела.
Открытие предполагает, что планетные системы могут оставаться активными и сложными через миллиарды лет после смерти звезд. Изучение этих событий поздней аккреции может не только помочь людям понять состав далеких миров, но также может стать важным источником информации для понимания судьбы Солнечной системы в будущем.