Солнце отличается от других звезд по химическому составу

Многие солнцеподобные звезды очень похожи, но наша звезда — отличается от них. Изучение солнечных близнецов показывает, что химический состав Солнца на удивление отличается от химического состава его близких сверстников, в то время как эти звезды почти идентичны друг другу.

Так как звезда и ее планеты состоят из одних и тех же элементов, это может означать, что экзопланеты, вращающиеся вокруг этих звезд, похожи друг на друга. Это также может указывать на новый способ открыть звезды с планетными системами, более похожими на наши.

Астроном Меган Беделл из Института вычислительной астрофизики им. Уольерона в Нью-Йорке и ее коллеги изучали элементы в «солнечных близнецах» — 79 звезд с почти одинаковой температурой, гравитацией и содержанием железа как у Солнца. Звезды наблюдались с помощью телескопа HARPS в Чили, который измеряет спектры звезд или радугу света, излучаемого на разных длинах волн. Тонкие сдвиги в свете могут выявить орбитальную планету. Спектры также могут выявить наличие конкретных элементов, составляющих звезду.

Исследователи измерили содержание 30 элементов с точностью до 2 процентов — выше, чем предыдущие исследования, и подтвердили, что некоторые элементы варьируются в зависимости от возраста звезды. Это было то, что они ожидали — молодые звезды, вероятно, образовались из облаков пыли и газа, которые включали более тяжелые элементы от взрывов сверхновых.

Но соотношения некоторых элементов, которые являются ключевыми для формирования планеты, таких как углерод к кислороду или магний к кремнию, были почти идентичны. Звезды и их планеты формируются из одного и того же облака газа и пыли, поэтому химия звезды представляет то, из чего состоят ее планеты. Относительные количества магния и кремния на планете могут помочь определить, имеет ли планета скалистую кору, есть ли у нее тектоника плит, и какие минералы она содержит.

«Прошлые исследования говорили, что существует много отличий от звезды к звезде, поэтому должно быть много разнообразия между планетами», — говорит Беделл. «Однако мы видим много одного и того же».

Но не тогда, когда дело касается Солнца. Команда астрономов обнаружила, что элементы Солнца имеют несколько иные пропорции. Например, Солнцу не хватает около четырех земных масс камней и металлов — тех самых элементов, из которых состоят планеты. Этот результат может быть вызван самой Солнечной системой: элементы отсутствуют на солнце, потому что они находятся на планетах. Есть еще одна, менее пикантная возможность: другие звезды могут содержать больше скалистых элементов, потому что у них когда-то были планеты и звезды поглотили их.

Только меньшинство — от 7 до 20 процентов  звезд соответствовало солнцу. Никаких планет, вращающихся вокруг этих звезд, найдено не было. «Конечно, это не значит, что у них нет планет, просто мы их еще не видим”, — говорят ученые. Поиск других звезд, которые разделяют нехватку скалистых и металлических элементов, может помочь астрономам найти другие планетные системы, такие как наша.

Больше информации: M. Bedell. The chemical homogeneity of sunlike stars in the solar neighborhood. Cool Stars 20, Boston, July 30, 2018.