Уламки зруйнованих планет падають на щільні залишки колишніх зір і лишають у їхніх атмосферах хімічний слід. Астрономи навчились читати його. Виявилось, що далекі кам’яні світи складаються майже з того самого, що й планети та астероїди внутрішньої Сонячної системи.
Побічний результат роботи
Спектроскопічний інструмент темної енергії (DESI) в аризонській пустелі будували для вивчення історії розширення Всесвіту за даними про далекі галактики. Але умови впродовж п’ятирічного огляду не завжди підходили для основних цілей.
Замість того щоб втрачати час, учасники колаборації переводили спостереження на об’єкти значно ближчі. Так у їхньому розпорядженні опинилась велика вибірка спектрів білих карликів, серед яких трапились екземпляри з надзвичайно високим вмістом важких елементів. Підсумки вийшли в рецензованому журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Забруднені атмосфери
Зорі з масою, близькою до сонячної, на завершальних етапах еволюції лишають по собі гаряче щільне ядро, оточене тонкою оболонкою з водню і гелію. Кам’яні тіла, що раніше оберталися на безпечній відстані, з часом можуть зміститись на внутрішні орбіти під дією гравітації, де припливні сили розривають їх на частини.
Речовина цих уламків осідає на поверхню карлика і змішується з його газовим шаром. Все, що важче за гелій, в астрофізиці називають металами. У чистій атмосфері білого карлика таких елементів бути не може, тож їхня поява означає надходження речовини ззовні.
Важкі елементи не затримуються там надовго, бо потужна гравітація стягує їх углиб за час від кількох днів до мільйонів років. Сама їхня присутність у спектрі означає, що падіння речовини триває.
Рідкісні спектри
Ознаки металів помітні від 20% до 50% із сотень тисяч відомих білих карликів. Проте активне надходження планетної речовини зафіксували трохи більше ніж у 1750 з них.
Ще менша частина придатна для точних вимірювань, бо спектр має бути змінений достатньо сильно, щоб з нього можна було вирахувати пропорції окремих елементів. Таких об’єктів відомо лише кілька десятків і саме вони становлять особливу цінність для спостережень.
Зрозуміти, наскільки типовою є Сонячна система за хімічним складом, можна тільки маючи велику вибірку екзопланет із виміреним вмістом речовини. Іншого способу дістатись до такої інформації поки що немає, як пояснила провідна авторка дослідження Паула Іскʼєрдо з Ворикського університету в коментарі для Phys.org.
Знайомий склад речовини
У даних про дванадцять обраних об’єктів вдалось розрізнити від трьох до десяти важких хімічних елементів, серед них кисень, магній, кремній, кальцій і залізо. Такий самий набір лежить в основі Землі та Марса.
Шість спектрів виявились достатньо чистими для детального аналізу. Чотири з них вказали на суху породу, а виражені лінії кисню у двох інших вказали на оксидні сполуки, джерелом яких могли бути багаті на воду планетезималі, схожі на ранню Землю. Спостереження тривають і разом з відомостями про далекі галактики накопичуються нові спектри білих карликів.
