Астрономы по химическим отпечаткам восстановили облик ледяного объекта, поглощаемого белым карликом

Астрономами из Уорикского университета в сотрудничестве с коллегами из Европы и США было сделано знаковое открытие, проливающее свет на существование ледяных, богатых водой тел в планетных системах за пределами Солнечной системы. Это открытие было сделано путем анализа химического состава белого карлика, обозначенного как WD 1647+375, который в настоящее время поглощает богатый летучими веществами фрагмент планеты. Данное исследование, опубликованное в журнале MNRAS, предоставляет первые убедительные доказательства существования замороженных планетезималей в других планетных системах, что имеет фундаментальное значение для понимания распространенности условий, необходимых для возникновения жизни.

Методология исследования основывалась на уникальных возможностях ультрафиолетовой спектроскопии, выполненной с помощью космического телескопа «Хаббл». Белые карлики, являющиеся конечной стадией эволюции звезд, подобных Солнцу, часто выступают в роли «космических сцен преступления». Когда планетные тела, такие как астероиды или кометы, приближаются слишком близко к такой звезде, мощные приливные силы разрывают их на части, и полученные обломки аккрецируются, то есть поглощаются, звездой. Химические элементы из этих обломков оставляют отчетливые спектральные «отпечатки пальцев» в чистой водородно-гелиевой атмосфере белого карлика, позволяя астрономам определить состав уничтоженного объекта.

Звезда WD 1647+375 оказалась уникальным объектом для таких изысканий. В ее атмосфере были обнаружены значительные количества летучих элементов — химических веществ с низкой температурой плавления, таких как углерод, азот, сера и кислород. В то время как признаки аккреции каменистого материала, богатого металлами вроде кальция и железа, фиксировались и раньше, обнаружение столь богатого летучими веществами состава является крайне редким случаем. Ключевым элементом в данном открытии стал азот. Спектральный анализ показал, что доля азота в поглощенном материале составляет около пяти процентов, что является самым высоким содержанием азота из когда-либо зарегистрированных в остатках белого карлика.

Кроме того, анализ выявил значительный избыток кислорода — на восемьдесят четыре процента больше, чем можно было бы ожидать, если бы поглощаемый объект был бы только каменистым. Это прямо указывает на то, что объект был богат льдом. Совокупность этих данных позволила ученым реконструировать облик «жертвы». Согласно их выводам, это была ледяная планетезималь, состоящая примерно на шестьдесят четыре процента из воды.

Астрономы установили, что аккреция этого материала на звезду продолжается как минимум последние тринадцать лет с колоссальной скоростью около двухсот тысяч килограммов в секунду. Исходя из этой скорости, был рассчитан минимальный размер объекта — не менее трех километров в диаметре, что сопоставимо с размером средней кометы. Однако, учитывая, что процесс аккреции может длиться сотни тысяч лет, реальный размер объекта мог быть гораздо больше, достигая примерно пятидесяти километров в диаметре и массы в квинтиллион килограммов.

Богатый летучими веществами состав, особенно высокое содержание азота, делает этот объект аналогом тел из пояса Койпера в Солнечной системе — ледяного региона за орбитой Нептуна, где расположены такие объекты, как Плутон. Исследователи полагают, что поглощенная планетезималь, скорее всего, является фрагментом карликовой планеты, подобной Плутону. На это указывает не только состав, но и высокое расчетное соотношение льда к породе, равное 2,5, что превышает типичные показатели для многих объектов пояса Койпера и может свидетельствовать о происхождении фрагмента из коры или мантии плутоноподобного тела.

Открытие имеет далеко идущие последствия. Оно впервые однозначно подтверждает, что белые карлики с водородной атмосферой могут аккрецировать ледяные планетезимали, богатые водой и другими летучими веществами. Это служит веским доказательством того, что в других планетных системах существуют ледяные тела, аналогичные кометам и объектам пояса Койпера в нашей системе. Поскольку именно такие тела, как считается, доставили воду на Землю, их наличие в других мирах повышает вероятность существования там условий, благоприятных для жизни. Остается открытым вопрос о происхождении этого объекта: он мог сформироваться в родной планетной системе белого карлика или быть межзвездной кометой, захваченной гравитацией звезды из глубокого космоса.

Наконец, данное исследование подчеркивает критически важную роль ультрафиолетовой спектроскопии в астрономии. Только наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне позволяют детектировать ключевые летучие элементы, такие как углерод, сера, кислород и азот, которые являются фундаментальными строительными блоками для жизни. Этот метод станет неотъемлемой частью будущих исследований, направленных на поиск и анализ химического состава потенциально обитаемых миров вокруг других звезд.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях