Зомби-звезда заработала металлический шрам, пожирая собственные планеты

Мертвая звезда, пожирающая собственные планеты, словно космический зомби, получила шрам от планетарных обломков.

Металлический шрам на поверхности белого карлика, получившего обозначение WD 0816-310, заметила группа астрономов при помощи Очень большого телескопа (VLT) в пустыне Атакама на севере Чили. "Шрам" представляет собой первый уникальный след на белом карлике, оставленный пожранными планетами и астероидами.

Хорошо известно, что некоторые белые карлики — медленно остывающие останки звезд, подобных Солнцу, поедают части собственных планетных систем. Теперь мы выяснили, что магнитное поле звезд играет ключевую роль в этом процессе, оставляя шрам на поверхности белого карлика.

— Стефано Баньюло, лидер команды и астроном Армской обсерватории

Команде астрономов удалось с помощью VLT определить происхождение металлического шрама на WD 0816-310.

Мы показали, что этот металл происходит от осколка размером с Весту или крупнее — второй по величине астероид в Солнечной системе диаметром 500 км.

— Джей Фарихи, участник группы открытия и профессор Университетского колледжа Лондона

Белые карлики образуются, когда звёзды размером с Солнце исчерпывают топливо, необходимое для ядерного синтеза в их ядрах. Как только этот процесс заканчивается, заканчивается и компенсирующий гравитацию выходящий поток энергии, поддерживавший звезду миллиарды лет.

Это приводит к коллапсу ядра звезды, в то время как внешние слои, где шли ядерные реакции, раздуваются в десятки-сотни раз по сравнению с первоначальным размером умирающей звезды. Это фаза красного гиганта, которую Солнце переживёт примерно через 5 миллиардов лет. Став красным гигантом, оно раздуется до орбиты Марса и поглотит внутренние планеты, включая Землю.

Фаза красного гиганта короткая — внешние слои продолжают рассеиваться и остывать. В итоге остаётся планетарная туманность из газа и пыли, состоящая из звёздного вещества, окружавшего тлеющее звёздное ядро, превратившееся в космический уголёк — белый карлик.

Затем эти белые карлики могут начать поглощать оставшиеся тела в системах, например планеты и астероиды, не разрушенные на стадии красного гиганта.

Астрономы уже наблюдали белых карликов, "загрязненных" металлами от поглощенных тел. Предполагалось, что такое загрязнение происходит, когда объекты подходят слишком близко к этим мертвым звездам.

Однако новое наблюдение команды отличается тем, что скопление вещества на поверхности WD 0816-310 напоминает концентрированный в одном месте шрам.

Интенсивность сигнала от металлов на WD 0816-310, похоже, меняется по мере вращения мертвой звезды. Это означает, что металлы сосредоточены в определенном месте, а не рассеяны по всей поверхности. Более того, наблюдаемые изменения синхронизированы с колебаниями магнитного поля белого карлика, из чего следует, что его металлический шрам расположен в одном из полюсов.

Удивительно, что, вопреки теоретическим предсказаниям, вещество не было равномерно распределено по поверхности звезды. Вместо этого шрам представляет собой сконцентрированное пятно планетного материала, удерживаемое на месте тем же магнитным полем, что направляло падающие фрагменты. Ничего подобного раньше не наблюдалось.

— профессор Западного университета Джон Лэндстрит

Для вывода этих заключений команда использовала инструмент VLT под названием Focal Reducer and low dispersion Spectrograph (FORS2). FORS2 описывают как "швейцарский нож" приборов обсерватории Паранал благодаря его возможности изучать множество разных астрономических объектов множеством разных способов.

Чувствительности FORS2 хватило, чтобы команда смогла наблюдать этот тусклый белый карлик и измерить его магнитное поле. Именно это привело к выявлению шрама.

Помимо демонстрации того, что планетные системы остаются динамически активными и после смерти звезды, результаты показывают возможности FORS2 в изучении общего состава экзопланет.