Когда звезды пожирают свои планеты, это можно увидеть даже спустя миллиарды лет
AstroNews.ru - 07 Августа 2022 10:44:42
Подавляющее большинство звезд имеют планеты. Мы знаем это из наблюдений за экзопланетными системами. Мы также знаем, что у некоторых звезд нет планет, и, возможно, у них никогда их и не было. Здесь встает интересный вопрос. Предположим, мы видим старую звезду, у которой нет планет. Откуда мы знаем, были ли они там? Может быть, звезда потеряла свои планеты во время близкого сближения с другой звездой, или сама звезда их поглотила, как Хронос, пожирающий своих детей. Как это можно узнать? Недавнее исследование arXiv наполовину отвечает на этот вопрос.
В основе находится необычный элемент, известный как литий.
Литий — третий элемент периодической таблицы. Хотя большинство атомов, образовавшихся во время Большого взрыва, были водородом и гелием, небольшие количества лития также образовались. Примерно один атом на десять миллиардов, такова нынешняя модель. Но оказалось, что во Вселенной меньше лития, чем можно было ожидать. Причина – пока другие элементы, такие как углерод, кислород и железо, создаются в недрах больших звезд, литий разрушается. Этот эффект известен как горение лития, и он означает, что в атмосфере старых звезд обычно не так много лития.
Астрономы используют этот эффект, чтобы различать коричневые карликовые звезды с большой массой и звезды с малой массой. Если в атмосфере много лития, значит термоядерного синтеза не происходит и это коричневый карлик. Если лития немного, то это звезда. Но некоторые звезды имеют атмосферный литий. Они явно достаточно велики и горячи, чтобы происходил синтез. Тогда почему они не выжгли литий из своей атмосферы. В чем загвоздка?
Самая распространенная гипотеза заключалась в том, что эти необычные звезды должны подвергаться некому необычному внутреннему перемешиванию, которое каким-то образом предотвращает попадание лития внутрь звезды, где он может быть поглощен. Последнее исследование, однако, предлагает альтернативу. Возможно, вместо лития эти звезды поглотили свои молодые планеты.
Поскольку планеты не сжигают литий, когда планету поглощает звезда, ее литий добавляется к составу звезды. Команда ученых смоделировала, как этот добавленный литий будет вести себя внутри звезды и сколько времени потребуется, чтобы он исчез из верхних слоев звезды. Они обнаружили, что красные карлики меньшего размера довольно эффективно сжигают новый литий. Поскольку маленькая звезда имеет большие зоны конвекции, которые очень хорошо перемешивают ее внутреннюю часть, в течение нескольких сотен миллионов лет новый литий истощается. Но для более крупных, похожих на Солнце звезд литий может существовать миллиарды лет. Спустя долгое время после того, как планета поглощена, ее литий все еще присутствует в звездной атмосфере.
Так что, если мы увидим старую, подобную солнцу звезду с литием в атмосфере, вполне возможно, что когда-то у нее были планеты. Звездный литий кажется хорошим признаком «сытости» звезды после планетарной трапезы.