Взрослые звезды оказались способны пожирать свои планеты

Наличие планет у звезды теоретически можно определить по ее составу — по соотношениям между разными элементами и температуре их конденсации. На практике это сделать сложно, потому что спектр звезды зависит и от других факторов, например от ее возраста, а «перепад» в содержании элементов не такой уж большой. Чтобы пользоваться этим методом, нам нужно лучше понимать, как должна выглядеть такая «планетная сигнатура» у разных светил. Помочь в этом могут звезды, родившиеся в одинаковых условиях (co-natal) — в одном облаке на небольшом расстоянии друг от друга.

Международная группа ученых решила проверить такие звезды-близнецы на совпадение состава. Из данных обзора «Гайя» им удалось отобрать 125 пар звезд, которые двигаются сквозь космос вместе, а значит, вероятно, образовались из одного облака. Расстояние между некоторыми из них оказалось слишком большим, чтобы считать их «близнецами».

В результате отсева в финальную выборку попала 91 пара звезд, «летящих» на расстоянии до 15,8 светового года друг от друга (миллиона астрономических единиц). Большинство из них — желто-белые (спектральный класс F) и желтые (спектральный класс G) карлики, во многом похожие на наше Солнце. Именно их спектры сравнили авторы новой работы, опубликованной в журнале Nature.

Очевидные различия в составе удалось засечь у семи пар, то есть у восьми процентов выборки. С помощью компьютерного моделирования и статистического анализа ученые показали, что эти различия лучше всего объясняются сценарием с поглощением планеты.

Можно предположить, что эти звезды поглотили свои планеты еще в бурной молодости. Но проведенные ранее исследования на основе компьютерного моделирования показали, что бурный период длится примерно 100 миллионов лет, а следы ранних поглощений «стираются» в течение нескольких миллиардов лет. То есть во взрослых звездах следов первых поглощенных планет уже не должно быть.

Также аномальное содержание элементов можно объяснить особенностями протопланетного диска и формирования в нем планет. Ведь планеты забирают в себя значительную часть материи, не давая ей упасть в звезду. По расчетам авторов нового исследования, это действительно сказывается на звезде, но не так сильно, как поглощение планеты. Именно поэтому их оценка в восемь процентов «звезд-поглотителей» — лишь нижняя граница того, настолько часто происходят такие события во взрослой жизни светила.

«Все сложно. Мы отдаем предпочтение сценарию поглощения целой планеты, но, конечно, не можем исключить вероятность, что некоторые из этих звезд просто поглотили много материи из протопланетного диска», — объяснил Фун Лю (Fun Liu), главный автор исследования из Университета Монаша (Австралия).

Похожие исследования проводили и раньше, но на двойных звездах и в меньшем масштабе. К тому же новая выборка получилась до 10 раз больше, чем в аналогичных научных работах со схожей точностью данных о содержании элементов.

Если все же сравнивать, то новая оценка количества «звезд-поглотителей» сопоставима с оценкой из аналогичного анализа 64 звезд, похожих по параметрам на Солнце (15 ± 9 процентов). И ниже оценки из исследования 107 двойных звезд, которое показало, что 20-35 процентов звезд, похожих на Солнце, поглотили часть материала планет. Но в тех работах точность была ниже, а количество сравниваемых элементов — меньше.

«Когда-то астрономы считали, что такие события невозможны. Но по результатам этой работы мы видим, что такое возможно, хоть и встречается не столь часто. Это открывает теоретикам эволюции планет новые возможности для исследований», — прокомментировал Юань-Сэнь Тин (Yuan-Sen Ting), соавтор исследования из Австралийского национального университета.