В атмосфере горячего белого карлика впервые обнаружен цезий

Анализируя данные телескопа Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE), международная группа астрономов обнаружила цезий в атмосфере горячего белого карлика, известного как HD 149499B. Находка знаменует собой первый случай, когда этот элемент был идентифицирован в атмосфере белого карлика.

Белые карлики (БК) — это звездные ядра, оставшиеся после того, как звезда исчерпала свое ядерное топливо. Известно, что из-за высокой гравитации их атмосферы состоят либо из чистого водорода, либо из чистого гелия. Однако небольшая часть белых карликов показывает следы более тяжелых элементов.

На сегодняшний день в атмосферах горячих белых карликов идентифицировано только 18 трансжелезных элементов, с атомным номером больше 28. В целом эти транс-железные элементы оказались в избытке в БК.

Теперь группа астрономов сообщает об обнаружении цезия (Cs) с атомным номером 55 в атмосфере HD 149499B — яркого, богатого гелием белого карлика, с эффективной температурой 49 500 К. Обнаружение является результатом наблюдений этой звезды с помощью FUSE в период с 2000 по 2006 год.

«Мы сообщаем о первом обнаружении цезия (Z = 55) в атмосфере белого карлика. Около дюжины линий поглощения Cs IV , Cs V и Cs VI были идентифицированы FUSE в спектре белого карлика HD 149499B», — пишут исследователи в статье.

Всего в спектре FUSE зарегистрировано 13 линий цезия с эквивалентными ширинами в диапазоне 2,3–26,9 мÅ. Астрономы добавили, что все эти переходы происходят с низкоэнергетических уровней в диапазоне от десяти тысяч до нескольких десятков тысяч см^{— 1} .

По мнению авторов исследования, обнаружение цезия в атмосфере HD 149449B неудивительно, учитывая, что список трансжелезных элементов, идентифицированных в атмосферах БК, значительно вырос с момента обнаружения германия в 2005 году.

Содержание цезия в атмосфере HD 149449B было рассчитано как -5,45 (отношение содержания цезия к гелию), что составляет -3,95 по массовой доле. Этот результат делает цезий самым распространенным трансжелезным элементом, наблюдаемым в HD 149499B.

Подводя итоги, исследователи пытаются найти наиболее правдоподобную гипотезу, объясняющую наличие цезия в атмосфере этого белого карлика.

«Радиационная левитация — наиболее правдоподобное природное явление, объясняющее ее присутствие… Хотя радиационная левитация усложняет интерпретацию источника трансжелезных элементов, она позволяет накапливать большие количества и, следовательно, обнаруживать те элементы, которые в противном случае не будут обнаружены», — заключили авторы статьи.

Радиационная левитация — это название явления, которое приводит к тому, что спектроскопически полученное обилие тяжелых элементов в фотосферах горячих звезд намного превышает ожидаемое объемное присутствие; например, в спектре звезды Feige 86 содержание золота и платины в три-десять тысяч раз превышает солнечную норму.

Исследование опубликовано на сайте препринтов arxiv.org