Астрономы из Университета Уорика обнаружили химический отпечаток замёрзшего фрагмента планеты, богатого водой, который поглощается белым карликом за пределами нашей Солнечной системы.
В нашей Солнечной системе считается, что кометы и ледяные планетоиды (маленькие твёрдые объекты в космосе) доставляли воду на Землю.
Существование этих ледяных объектов является условием для развития жизни на других планетах, но их чрезвычайно трудно идентифицировать за пределами нашей Солнечной системы, поскольку ледяные объекты малы, тусклы и требуют химического анализа.
В исследовании, опубликованном в журнале «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», астрономы из Уорика, Европы и США нашли убедительные доказательства того, что ледяные тела, богатые летучими веществами (способные доставлять воду и ингредиенты для жизни), существуют в планетных системах за пределами нашей.
Для этого открытия группа использовала ультрафиолетовую спектроскопию космического телескопа «Хаббл» для изучения химического состава далёких звёзд. Одна звезда, WD 1647+375, выделялась наличием «летучих» (химических веществ с низкой температурой плавления) на поверхности. Атмосфера белого карлика обычно состоит из водорода и гелия, но в WD 1647+375 были обнаружены такие элементы, как углерод, азот, сера и кислород.
Эта богатая летучими веществами атмосфера стала первым ключом к тому, что WD 1647+375 отличается от других звёзд.
Ведущий автор исследования Снехалата Саху, научный сотрудник физического факультета Университета Уорика, сказала: «Нет ничего необычного в том, что белые карлики демонстрируют признаки присутствия кальция, железа и других металлов из материала, который они поглощают (абсорбируют). Этот материал поступает из планет и астероидов, которые подходят слишком близко к звезде, разрушаются и поглощаются. Анализ химического состава этого материала даёт нам представление о том, как устроены планетезимали за пределами Солнечной системы».
«Таким образом, белые карлики действуют как космические места преступлений — когда планетоид падает, его элементы оставляют химические отпечатки в атмосфере звезды, позволяя нам реконструировать личность «жертвы». Обычно мы видим доказательства поглощения каменистого материала, такого как кальций и другие металлы, но подтверждение наличия богатых летучими веществами обломков было получено лишь в нескольких случаях».
Одним из летучих веществ является азот, который является особенно важным химическим отпечатком ледяных миров. Ультрафиолетовая спектроскопия в этом исследовании показала, что материал, полученный WD 1647+375, имеет высокий процент массы в виде азота (~5%). Это самый высокий уровень содержания азота, когда-либо обнаруженный в обломках белого карлика.
Атмосфера WD 1647+375 также содержала гораздо больше кислорода, чем можно было бы ожидать, если бы поглощаемый объект был скалистым — на 84% больше, что также указывает на ледяной объект.
Астрономы также получили данные, свидетельствующие о том, что обломки питали звезду, по крайней мере, в течение последних 13 лет со скоростью 200 000 кг (вес взрослого синего кита) в секунду. Это означало, что ледяной объект имел диаметр не менее 3 км (размер кометы), но это минимальный размер, поскольку аккреция может длиться сотни тысяч лет. Таким образом, объект может быть ближе к 50 км в диаметре и иметь массу квадриллиона килограммов.
Вместе данные рисуют картину ледяного/богатого водой планетоида (состоящего из 64% воды), который поглощается этой звездой, возможно, это комета, подобная комете Галлея, или фрагмент карликовой планеты, подобный C/2016 R2.
Второй автор, профессор Борис Т. Гэнсик, физический факультет Университета Уорика, сказал: «Богатая летучими веществами природа WD 1647+375 делает его похожим на объекты пояса Койпера (ОПК) в нашей Солнечной системе — ледяные объекты, обнаруженные за орбитой Нептуна. Мы думаем, что планетоид, поглощаемый звездой, скорее всего, является фрагментом карликовой планеты, подобной Плутону».
«Это основано на его азотсодержащем составе, высокой прогнозируемой массе и высоком соотношении льда и породы, равном 2,5, что больше, чем у типичных ОПК, и, вероятно, происходит из коры или мантии планеты, подобной Плутону».
Это первое однозначное обнаружение того, что белый карлик с водородной атмосферой просто поглощает ледяной планетоид. Вопрос о том, сформировался ли этот объект в планетной системе вокруг исходной звезды или это межзвёздная комета, захваченная из глубокого космоса, остаётся открытым. В любом случае находка предоставляет убедительные доказательства того, что ледяные тела, богатые летучими веществами, существуют в планетных системах за пределами нашей.
Открытие также подчёркивает уникальную роль ультрафиолетовой спектроскопии в исследовании состава таких редких богатых летучими веществами объектов за пределами нашей Солнечной системы. Только УФ-излучение может обнаружить летучие элементы (углерод, серу, кислород и особенно азот) и станет важной частью будущих попыток поиска строительных блоков жизни у других звёзд.
Предоставлено Университетом Уорика.