Чому подвійні зорі бувають такими різними?

Зазвичай подвійні зорі утворюються одночасно з тих самих газопилових хмар. Тож якщо вони мають однакову масу, то мали б і еволюціонувати схожим чином. Однак інколи це відбувається зовсім не так, і науковці змогли з’ясувати причини такої ситуації.

Подвійні зорі
Подвійні зорі. Джерело: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva (Spaceengine)/M. Zamani

Як утворюються подвійні зорі

Команда астрономів за допомогою телескопа Gemini South вперше підтвердила, що відмінності у складі подвійних зір можуть бути наслідком хімічних варіацій у хмарі зоряного матеріалу, з якої вони утворилися. Результати допомагають пояснити, чому зорі, народжені з однієї молекулярної хмари, можуть мати різний хімічний склад і планети на своїх орбітах, а також ставлять під сумнів сучасні моделі формування таких систем.

За оцінками, до 85 відсотків зір існують у подвійних системах, а деякі навіть у системах із трьома або більше світилами. Ці пари народжуються разом з однієї молекулярної хмари зі спільної великої кількості хімічних будівельних блоків, тому астрономи очікують, що вони матимуть майже ідентичний склад і планетні системи.

Однак для багатьох подвійних систем це не так. Хоча деякі запропоновані пояснення пов’язують ці відмінності з подіями, що відбулися після еволюції зір, команда астрономів вперше підтвердила, що вони можуть виникнути ще до того, як зорі почали формуватися.

За допомогою нового точного оптичного спектрографа високої роздільної здатності обсерваторії Gemini (GHOST) команда вивчила різні довжини хвиль світла, або спектри, випромінювані парою гігантських зір, і виявила значні відмінності в їхньому хімічному складі.

У чому причина відмінностей між зорями?

Попередні дослідження запропонували три можливі пояснення хімічних відмінностей між подвійними зорями. Два з них пов’язані з процесами, які могли відбуватися під час їхньої еволюції: атомна дифузія, або осідання хімічних елементів у градієнтних шарах залежно від температури й поверхневої гравітації кожного світила, і поглинання невеликої кам’янистої планети, що могло б внести у термоядерну піч нові хімічні елементи.

Третє можливе пояснення відсилає до початку формування зір і містить припущення, що відмінності походять з первинних областей неоднорідності у молекулярній хмарі. Простіше кажучи, якщо молекулярна хмара має нерівномірний розподіл хімічних елементів, то зорі, народжені в цій хмарі, матимуть різний склад залежно від того, які елементи були доступні в місці, де кожна з них сформувалася.

Вчені дійшли висновку, що всі три пояснення є ймовірними, але ці дослідження зосереджувались виключно на подвійних зорях головної послідовності. До них належить більшість світил у Всесвіті включно із Сонцем.

Подвійні зорі розкривають свої таємниці

Під час нового дослідження Карлос Саффе та його команда спостерігали систему, що складалася з двох гігантських зір. Вони мають надзвичайно глибокі й сильно турбулентні зовнішні шари, або конвективні зони. Вивчаючи їхні властивості, вчені змогли виключити для даного випадку два з трьох можливих пояснень.

Безперервне завихрення рідини в конвективній зоні ускладнює осідання матеріалу в шарах, а це означає, що гігантські зорі менш чутливі до ефектів атомної дифузії, ніж вважалося досі, що виключає перше пояснення. Товстий зовнішній шар також означає, що поглинання планети не сильно змінило б склад зорі, оскільки поглинутий матеріал швидко розчинився б, що виключає друге пояснення.

Це залишає первісні неоднорідності всередині молекулярної хмари єдиним можливим поясненням. «Це перший випадок, коли астрономи змогли підтвердити, що відмінності між подвійними зорями починаються на ранніх стадіях їхнього формування», — говорить Саффе.

Наслідки дослідження вчених

Три наслідки цього дослідження мають особливе значення. По-перше, ці результати дають пояснення, чому астрономи бачать подвійні зорі з такими різними планетними системами. Різні планетні системи можуть означати дуже різні планети: кам’янисті, схожі на Землю, крижані гіганти, газові гіганти. Вони можуть обертатися навколо своїх світил на різних відстанях і де потенціал для підтримки життя може бути дуже різним.

По-друге, ці результати кидають серйозний виклик концепції, згідно з якою різний хімічний склад зір означає, що вони утворилися з різних газопилових хмар. Тепер очевидно, що навіть світила, що народилися разом, можуть сильно відрізнятися.

Нарешті, спостережувані відмінності, які раніше приписували падінням планет на поверхню зір, потрібно буде переглянути, оскільки тепер вони можуть розглядатися як такі, що були з самого початку існування світила.

За матеріалами phys.org

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine

Як у ранній Сонячній системі були розподілені метали
Земна атмосфера здатна захистити нас від близького спалаху наднової
Вони серед нас: вчені Гарварду припускають, що прибульці маскуються під людей
NASA витратить 19,5 млн доларів на запуск фальшивої зірки
Марсохід Perseverance доїхав до Світлого янгола
Подорож до Марса ціною нирок: організм людини не витримає міжпланетний переліт
В Англії екоактивісти облили фарбою стародавню обсерваторію
Кратери та іржа: TGO зазнімкував багату на метали ділянку на Марсі
Темою міжнародного хакатону NASA у 2024 році стане Сонце
Червоні та коричневі карлики: Дуже Великий телескоп знайшов приховані супутники яскравих зір