Телескоп Джеймс Уэбб анализирует состав пылевого диска возле белого карлика GD 362
Используя возможности космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST), международная группа астрономов под руководством Уильяма Т. Рича из Института космических наук в Боулдере, штат Колорадо, провела детальные инфракрасные наблюдения пылевого диска возле белого карлика GD 362, также известного как WD 1729+371.
Этот объект, расположенный на расстоянии примерно 182,9 световых лет от Земли, представляет собой остаточное ядро звезды, исчерпавшей свое ядерное топливо. Белые карлики обычно обладают атмосферами, состоящими исключительно из водорода или гелия, однако GD 362 выделяется среди них как один из наиболее сильно загрязненных — в его атмосфере обнаружено значительное количество тяжелых элементов, что указывает на продолжающуюся аккрецию планетарного материала.
GD 362 имеет массу около 0,57 солнечной, радиус приблизительно 8790 километров и эффективную температуру около 9825 К. Предыдущие исследования уже выявили у этого белого карлика аномально высокое содержание водорода и металлов, а также яркий инфракрасный избыток, свидетельствующий о наличии окружающего его пылевого диска. Этот диск простирается от 140 до 1400 звездных радиусов и, как предполагается, состоит из обломков разрушенных планетезималей или астероидов, захваченных гравитационным полем компактного остатка звезды.
Новые наблюдения, выполненные с помощью двух ключевых инструментов JWST — спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) и прибора среднего инфракрасного диапазона (MIRI), — позволили исследователям получить беспрецедентно детальный спектр диска. Высокая чувствительность и разрешающая способность этих инструментов дали возможность проанализировать химический состав твердых частиц в диске с точностью, недоступной ранее.
В спектре была выявлена исключительно яркая силикатная структура в диапазоне 9–11 микрометров, интенсивность которой в три раза превышает уровень фонового излучения. Эта особенность наблюдается вплоть до 2 микрометров и указывает на наличие горячих обломков с температурой около 950 К, расположенных в непосредственной близости от белого карлика.
Анализ спектральных данных показал, что пыль в диске состоит из смеси аморфных и кристаллических силикатов, в частности оливинов и пироксенов, а также содержит аморфный углерод. Соотношение элементов в этом материале — углерода, кислорода, магния, алюминия и железа — отличается от содержания кремния примерно в два раза, что указывает на необычный, но систематический химический состав.
Примечательно, что в спектре не было обнаружено следов воды или других водородосодержащих соединений, что позволяет сделать вывод о крайне сухой природе пылевого материала. Это контрастирует с составом хондритовых метеоритов, которые обычно содержат значительное количество гидратированных минералов и водорода.
Полученные данные подтверждают гипотезу о том, что атмосфера GD 362 загрязнена за счет аккреции вещества из окружающего диска. Химический состав твердых частиц в диске в целом соответствует элементному составу атмосферы белого карлика, что указывает на прямую связь между ними. Такой вывод укрепляет представление о том, что белые карлики с загрязненными атмосферами могут служить уникальными лабораториями для изучения состава экзопланетных систем, поскольку аккрецируемый материал представляет собой фрагменты разрушенных планетных тел.
Таким образом, результаты исследования GD 362 с помощью JWST не только углубляют наше понимание процессов, происходящих в поздних стадиях эволюции планетных систем, но и открывают новые перспективы для сравнительной планетологии за пределами Солнечной системы. Отсутствие водородосодержащих соединений в диске также ставит важные вопросы о распределении летучих веществ в экзопланетных системах и условиях, при которых формируются их твердые компоненты.