Космические «зомби» выдали своих жертв: DESI раскрыл химический состав разрушенных экзопланет

Белые карлики оставили следы своих преступлений: команда DESI выяснила, из чего состояли уничтоженные ими экзопланеты. Некоторые могли быть богаты водой и похожи на Землю.

Спектроскопический инструмент темной энергии (DESI, Dark Energy Spectroscopic Instrument) — это научно-исследовательский комплекс для проведения спектрографических астрономических исследований далеких галактик. Его основными компонентами являются фокальная плоскость, содержащая 5000 роботов, позиционирующих оптоволоконную структуру, и банк спектрографов, которые анализируют данные излучения из волокон. Прибор позволяет провести эксперимент по изучению истории расширения Вселенной и физики темной энергии. Основное исследование DESI началось в мае 2021 года. DESI расположен на высоте 2100 м, где он был установлен на телескопе Mayall на вершине Китт-Пик в пустыне Сонора, которая расположена в 89 км от Тусона, штат Аризона, США.

Источник: DESI

Телескопический комплекс DESI, созданный для изучения далеких галактик и темной энергии, неожиданно оказался полезен совсем в другой области. Пока погодные условия мешали основной программе наблюдений, ученые направили инструмент на белые карлики — плотные и горячие остатки звезд, которые когда-то были похожи на Солнце. Результат оказался впечатляющим: исследователи получили одни из самых детальных спектров разрушенных экзопланет за всю историю наблюдений. Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Белый карлик — это финальная стадия жизни многих звезд. Перед ней светила раздуваются и обычно без следа поглощают расположенные близко планеты. Такая судьба через 3-3,5 млрд лет, скорее всего, ждет планеты земной группы, если эволюция Солнца пойдет традиционным путем.  

Изображение обломочного диска вокруг белого карлика HD 141569, расположенного на расстоянии около 320 световых лет от нас в созвездии Весов, в ближнем инфракрасном диапазоне, сделанное космическим телескопом «Хаббл». Диск шириной в 50 миллиардов км состоит из двух частей: темная полоса отделяет яркую внутреннюю область от более тусклой внешней. Структура очень похожа на большой промежуток в кольцах Сатурна, но в значительно большем масштабе.

Источник: wikimedia

Но история планетной системы так резко не обрывается. Тела, которые располагаются достаточно далеко и доживают (пусть в сильно искалеченном виде) до стадии компактного белого карлика, гибнут по-другому. Под действием гравитации умирающей звезды астероиды, кометы и обугленные остатки планет могут смещаться на опасные орбиты. Приблизившись слишком близко к белому карлику, они буквально разрываются приливными силами, а их вещество оседает на поверхности звезды. Именно эти «космические останки» и изучили астрономы.

Похоже на Землю, но есть сюрпризы

Команда под руководством Паулы Искьердо из Уорикского университета проанализировала 12 белых карликов с необычно высоким содержанием тяжелых элементов. В их спектрах удалось обнаружить от трех до десяти простых веществ, включая кислород, магний, кремний, кальций и железо — основные строительные блоки каменистых планет типа Земли и Марса.

Экзопланета белого карлика в стадии необратимого приливного разрушения

Источник: Hi-Tech Mail

Особенно ценными оказались шесть объектов, спектры которых позволили провести подробный химический анализ. Четыре из них продемонстрировали состав типичных сухих каменистых тел. Еще два показали повышенное содержание кислорода, что может свидетельствовать о наличии оксидов и даже о происхождении обломков из богатых водой планет.

По словам авторов работы, большинство разрушенных тел по своему составу напоминают примитивные метеориты внутренней части Солнечной системы. Это важный аргумент в споре о том, насколько наша планетная система уникальна во Вселенной.

На срезе карты, подготовленной в рамках пятилетнего исследования DESI, показаны галактики и квазары, расположенные выше и ниже плоскости Млечного Пути. Крупномасштабная структура Вселенной видна на вставке.

Большинство тел, аккрецируемых белыми карликами, содержат основные породообразующие элементы, которые мы видим в Солнечной системе. Но часть из них особенно богаты кислородом — значит там могла быть вода.

Паула Искьердо

руководитель исследования.

Почему это важно

По оценкам ученых, следы тяжелых элементов присутствуют у 20–50% известных белых карликов. Однако лишь около 1750 таких звезд активно поглощают планетные обломки, а пригодные для детального химического анализа спектры имеются всего у нескольких десятков объектов. Поэтому новые данные DESI представляются особенно ценными.

Коллаж; обсерватория Mayall на фоне карты Вселенной DESI

Источник: wikimedia

Недавно Hi-Tech Mail рассказал о том, как космический телескоп «Хаббл» заснял процесс «поедания» планеты белым карликом. Ученые наблюдали уничтожение планетного тела и обнаружили признаки водяного льда в его составе.

Белый карлик LSPM J0207+3331, окруженный обломками уничтоженной планеты, в представлении художника

Источник: NASA’s Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger

Ранее в космосе нашли еще одну поедающую свои планеты «мертвую» звезду.  Белый карлик оказался окружен диском обломков, содержащих железо, кремний, титан и другие тяжелые элементы.