|
Неожиданные различия у гигантских двойных звезд
|
|
|
|
С помощью телескопа Gemini South команда астрономов впервые подтвердила, что различия в составе двойных звезд могут быть вызваны химическими вариациями в облаке звездного вещества, из которого они образовались. Полученные результаты помогают объяснить, почему звезды, рожденные из одного и того же молекулярного облака, могут обладать разным химическим составом и содержать разные планетные системы, а также создают проблемы для современных моделей формирования звезд и планет. Подсчитано, что до 85% звезд существуют в двойных звездных системах, а некоторые даже в системах с тремя и более звездами. Эти звездные пары рождаются вместе из одного и того же молекулярного облака из общего количества химических строительных блоков, поэтому астрономы ожидали бы обнаружить, что они имеют почти идентичный состав и планетные системы. Однако для многих двойных систем это не так. Хотя некоторые предлагаемые объяснения объясняют эти различия событиями, произошедшими после эволюции звезд, команда астрономов впервые подтвердила, что на самом деле они могут возникнуть еще до того, как звезды начали формироваться.
|
|
|
|
Команда, возглавляемая Карлосом Саффе из Института астрономии, наук о Земле и космосе (ICATE-CONICET) в Аргентине, использовала телескоп Gemini South в Чили, который является частью Международной обсерватории Gemini. С помощью нового точного оптического спектрографа высокого разрешения Gemini (GHOST) команда ученых изучила различные длины волн света, или спектры, испускаемые парой гигантских звезд, что выявило значительные различия в их химическом составе. "Чрезвычайно качественные спектры GHOST обеспечили беспрецедентное разрешение, - сказал Саффе, - что позволило нам измерить звездные параметры и химический состав звезд с максимально возможной точностью". Эти измерения показали, что в одной звезде содержание тяжелых элементов выше, чем в другой. Чтобы разобраться в причинах этого несоответствия, команда использовала уникальный подход.
|
|
|
Предыдущие исследования предложили три возможных объяснения наблюдаемых химических различий между двойными звездами. Два из них связаны с процессами, которые могли бы происходить в процессе эволюции звезд: диффузия атомов, или распределение химических элементов по градиентным слоям в зависимости от температуры и силы тяжести на поверхности каждой звезды, и поглощение небольшой каменистой планеты, что привело бы к химическим изменениям в составе звезды. Третье возможное объяснение относится к началу формирования звезд и предполагает, что различия происходят из изначальных или ранее существовавших областей неоднородности внутри молекулярного облака. Проще говоря, если молекулярное облако имеет неравномерное распределение химических элементов, то звезды, рожденные в этом облаке, будут иметь разный состав в зависимости от того, какие элементы были доступны в том месте, где они образовались.
|
|
|
|
До сих пор исследователи приходили к выводу, что все три объяснения вероятны; однако эти исследования были сосредоточены исключительно на двойных системах главной последовательности. "Главная последовательность" - это стадия, на которой звезда проводит большую часть своего существования, а большинство звезд во Вселенной относятся к звездам главной последовательности, включая наше Солнце. Вместо этого Саффе и его команда наблюдали двойную звезду, состоящую из двух гигантских звезд. Эти звезды обладают чрезвычайно глубокими и сильно турбулентными внешними слоями, или конвективными зонами. Благодаря свойствам этих мощных конвективных зон, команда смогла исключить два из трех возможных объяснений. Непрерывное кружение жидкости в конвективной зоне затрудняло бы осаждение материала слоями, а это означает, что гигантские звезды менее чувствительны к эффектам диффузии атомов, что исключает первое объяснение. Толстый внешний слой также означает, что поглощение планеты не сильно изменило бы состав звезды, поскольку поглощенный материал быстро растворился бы, что исключает второе объяснение.
|
|
|
|
Это позволяет предположить, что первичные неоднородности внутри молекулярного облака являются подтвержденным объяснением. "Это первый случай, когда астрономы смогли подтвердить, что различия между двойными звездами проявляются на самых ранних стадиях их формирования", - сказал Саффе. "Используя возможности точных измерений, предоставляемые прибором GHOST, Gemini South в настоящее время собирает данные наблюдений за звездами в конце их жизни, чтобы выявить среду, в которой они родились", - говорит Мартин Стилл, программный директор NSF в Международной обсерватории Gemini. "Это дает нам возможность исследовать, как условия, в которых формируются звезды, могут влиять на все их существование в течение миллионов или миллиардов лет". Три следствия этого исследования имеют особое значение. Во-первых, эти результаты дают объяснение тому, почему астрономы видят двойные звезды с такими разными планетными системами. "Разные планетные системы могут означать очень разные планеты — скалистые, похожие на Землю, ледяные гиганты, газовые гиганты, - которые вращаются вокруг своих звезд—хозяев на разных расстояниях и где потенциал для поддержания жизни может быть очень разным", - сказал Саффе.
|
|
|
|
Во—вторых, эти результаты ставят под сомнение концепцию химического мечения — использования химического состава для идентификации звезд, которые произошли из одной среды или звездных яслей, - показывая, что звезды с разным химическим составом все еще могут иметь одинаковое происхождение. Наконец, необходимо будет пересмотреть наблюдаемые различия, которые ранее объяснялись воздействием планет на поверхность звезды, поскольку теперь можно считать, что они существовали с самого начала жизни звезды. "Впервые продемонстрировав, что первичные различия действительно присутствуют и ответственны за различия между звездами-близнецами, мы показываем, что формирование звезд и планет может быть более сложным процессом, чем предполагалось изначально", - сказал Саффе. "Вселенная любит разнообразие".
|
|
|
|
Источник
|
