Избыток водорода на белом карлике объяснили поглощением богатой водой планетезимали

Необычно большое содержание водорода в атмосфере грязного белого карлика GD 424 можно объяснить поглощением им крупной богатой водой планетезимали в прошлом. К такому выводу пришли астрономы, изучив данные спектроскопических наблюдений за белым карликом. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Белые карлики — это бывшие ядра звезд малой или средней массы на финальном этапе эволюции. При размерах, сравнимых с Землей, масса таких объектов составляет от 0,17 до 1,44 массы Солнца, что делает их одной из самых плотных из известных форм материи. Высокая поверхностная гравитация белых карликов приводит к тому, что элементы тяжелее водорода и гелия относительно быстро опускаются ниже их фотосфер. Это означает, что атмосферы этих компактных объектов состоят, в основном, из водорода или гелия. 

Однако в спектрах от 25 до 50 процентов всех известных белых карликов находят следы элементов, тяжелее водорода и гелия (их называют металлами), причем известно, что это — результат аккреции на белый карлик вещества тел, разрушенных приливными силами. Изучение таких «загрязненных» белых карликов, поэтому, может рассказать многое о составе планетезималей или фрагментов планет в других системах.

Группа астрономов во главе с Паулой Искьердо (Paula Izquierdo) из Университета Ла-Лагуна в Испании опубликовала результаты анализа данных спектроскопических наблюдений за недавно обнаруженным загрязненным металлами белым карликом GD 424. Наблюдения проводились при помощи инструмента ISIS (Intermediate-dispersion Spectrograph and Imaging System), установленного на 4,2-метровом телескопе WHT (William Herschel Telescope), и HIRES (High-Resolution Echelle Spectrometer), установленного на 10-метровом телескопе Кека. 

Оказалось, что эффективная температура карлика составляет около 16560 кельвинов, масса — около 0,77 массы Солнца, радиус — около 0,01 радиуса Солнца, а возраст GD 424 оценили примерно в 215 миллионов лет. В атмосфере белого карлика нашли следы кислорода, натрия, марганца, хрома, никеля, кремния, железа, магния, титана, кальция и алюминия. 

Кроме того,  GD 424 оказался одним из рекордсменов по содержанию водорода в атмосфере среди белых карликов с аналогичными температурами. Интересно, что на сегодняшний день нет единой теории происхождения водорода в атмосферах этих компактных объектов: он может попадать туда как из планетезималей, так и из межзвездной среды или звезды-прародителя белого карлика.

Астрономы пришли к выводу, что водород, присутствующий сегодня в атмосфере GD 424, должен был аккрецироваться на него в течение последних 50–100 миллионов лет в виде богатой водой крупной планетезимали, предполагаемый состав которой согласуется как с Cl-хондритами, так и с породами основного состава Земли. В настоящее же время белый карлик может аккрецировать бедный водой обломочный материал. Учитывая, что астрономам известно лишь несколько белых карликов, которые поглощают вещество богатых водой планетезималей, проведенная работа позволит ученым лучше разобраться в составе вещества других планетных систем.

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые нашли объект планетарного масштаба у белого карлика и смогли оценить содержание лития и калия в планетезималях, которые попали в атмосферу ультрахолодного белого карлика.

Александр Войтюк

Источник: nplus1.ru

. .