Белый карлик EGGR 384 уничтожил землеподобную планету

Открыть планету возле далекой звезды тем сложнее, чем меньше ее размер и масса. Поэтому обнаружение очередной «самой легкой» или «самой маленькой» экзопланеты всегда воспринимается как достижение. Причина понятна — людям хочется найти «вторую Землю», подходящую для существования жизни, а может, даже колонизации в каком-нибудь отдаленном будущем.

На сегодняшний день рекордсменом в этом смысле считается объект CoRoT-Exo-7b, который всего в два раза крупнее «колыбели человечества» и впятеро массивнее нашей планеты. Правда, для жизни в нашем ее понимании Corot-7b никак не подходит — он крутится слишком близко к своей родной звезде, так что температура на поверхности этого объекта измеряется тысячами градусов по Цельсию.

Мало кто помнит, что астрономам известны планеты и меньших размеров. Самая маленькая из них не просто меньше Земли, а намного меньше Луны. И температура на этих планетах, скорее всего, тоже невысока. Тем не менее для жизни они тоже не подходят — их поверхность не согревают теплые лучи центральной звезды.

Такие планеты крутятся вокруг пульсаров — сверхплотных «звездных трупов», которые остаются на месте взрыва массивной звезды в конце ее эволюции. Первые подобные объекты были открыты в 1992 году — за три года до обнаружения первой «настоящей» планеты возле звезды 51 Пегаса. Найти планету у пульсара проще — «трупы» испускают периодические импульсы, так что по вариации времени их наступления удается выявить присутствие даже небольших планет.

Теперь потихоньку выясняется, что «звездные трупы» другого типа — белые карлики помогут людям окончательно удостовериться, что объекты вроде Земли в нашей Галактике есть, и даже широко распространены. Более того, благодаря белым карликам можно узнать подробнейший химический состав таких планет. Статья с описанием одного такого объекта — и даже его биографии, точнее, последних ее страниц — принята к публикации в Astrophysical Journal.

Знаки на белом

Белые карлики — это оставшиеся голиком ядра не очень массивных звезд, вроде Солнца, в которых напрочь выгорел весь водород, долгие годы питавший звезду энергией своего термоядерного превращения в гелий. Когда водород в центре закончился, звезда сначала распухла, а потом и вовсе рассеялась, оставив в центре горячий шарик из гелия, который, впрочем, очень быстро остывает. Это и есть белый карлик.

Размер такого объекта — где-то с Землю, масса — порядка массы Солнца. Соответственно, плотность — тонны на кубический сантиметр, а ускорение силы тяжести на поверхности в сотни тысяч и миллионы раз больше, чем на Земле. Такая сильная гравитация приводит к тому, что все более или менее массивные химические элементы быстро (по астрономическим масштабам), меньше чем за миллион лет, тонут в веществе белого карлика.

На поверхности же, которая одна только и доступна нашим наблюдениям, оказывается идеально чистый гелий. И в спектре объекта на фоне этого чистого гелия, как на свежевыпавшем снеге, превосходно видны любые примеси. Более того, можно быть уверенным, что это загрязнение относительно недавнее: если бы они выпали миллион лет назад, то уже просели бы к центру белого карлика.

Разрушенная планета

Ровно такие примеси ученые обнаружили в спектре белого карлика GD 40, он же EGGR 384, который находится в паре сотен световых лет от Земли на границе созвездий Кита и Эридана. Спектральные линии тяжелых элементов нашли здесь еще в прошлом столетии, однако подробно изучить их химический состав удалось лишь сейчас, благодаря современному спектрометру HIRES 10−метрового телескопа имени Кека на Гавайях.

Созвездие Кита украшают спиральные галактики M77 (внизу справа) и NGC 1055, удаленные от нас на 60 миллионов световых лет. (Фото NASA.)

Астрономы из США и Германии под руководством Бет Клейн из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе обработали этот спектр и выяснили, сколько и какого вещества выпало на поверхность GD 40. По подсчетам ученых, как минимум 40 миллиардов мегатонн тяжелых элементов оказались здесь только за последние полмиллиона лет. Это уже масса крупного астероида, однако реальный родительский объект был куда крупнее — и при этом он был именно земного типа.

Как полагают астрономы, планета, когда-то обращавшаяся вокруг звезды, которой когда-то был GD 40, сейчас разрушена. Когда внешние слои звезды рассеивались в окружающее пространство, планета тормозилась об это вещество, как тормозятся об атмосферу Земли отработавшие свое космические корабли. И точно так же, как какой-нибудь грузовой корабль «Прогресс», планета опускалась все ниже и ниже к звезде и в итоге разрушилась — правда, не от трения о воздух, а от мощных приливных сил белого карлика.

Земной состав

Состав примесей весьма примечателен — на 88% разрушенная планета состояла всего из четырех элементов: кислорода, магния, кремния и железа. Земля из этих элементов состоит на 94%, хотя большая часть железа, к примеру, находится в недоступном для прямых измерений ядре нашей планеты. В то же время в планетах-гигантах гораздо больше элементов вроде азота или углерода.

Более того, судя по содержанию водорода в наружных слоях GD 40, воды в разрушенной планете было не более 10%, а скорее всего, гораздо меньше (водород, в отличие от элементов тяжелее гелия, не проседает в глубину). Это значит, что разрушенная планета совсем не похожа и на карликовые планеты. Все указывает на схожесть с Землей, у которой воды от 0,03 до 0,1% (спрятана она по большей части в мантии, так что точная оценка не так проста).

Наконец, изучая взаимное содержание разных элементов, ученые пришли к выводу, что разрушенное родительское тело спутника GD 40, как и Земля, состояло в основном из оксидов — тех же магния, кремния, железа и так далее. И тело это было достаточно массивным, чтобы на каком-то этапе своей эволюции расплавиться и поделиться на слои — кору, мантию и ядро.

Слой за слоем

Впрочем, сказать наверняка, какого размера был тот объект, который теперь пачкает своими внутренностями чистую поверхность белого карлика, ученые не могут. Не меньше карликовой планеты по меркам Солнечной системы, но никак не больше нескольких земель. Точнее определить его природу пока не получается.

Смущают ученых и некоторые особенности химического состава — например, относительный недостаток кремния (в сравнении с магнием), которого здесь втрое меньше, чем на Земле. Впрочем, эту несуразность тоже несложно объяснить — перед превращением в белый карлик звезда распухала и очень сильно грела разрушенную нынче планету. Это в первую очередь отражалось на ее коре, к которой как раз и тяготеет кремний. Может быть, именно так большая его часть и испарилась, а вот магний, в большем количестве присутствующий в мантии, сохранился.

Так или иначе, сейчас у родительского объекта не осталось ни коры, ни мантии, ни ядра — все они равномерно перемешаны в облаке осколков, оставшихся от этой планеты. Как-то даже страшновато: первый объект, похожий на Землю по своей химии, нашли в форме уже разложившихся останков. К тому же кружащих вокруг «звездного трупа». Тем не менее астрономы продолжают поиски Земли-2.

Кстати, в сравнительной близости от нас произошла другая катастрофа — столкновение двух землеподобных планет. Живо впечатление и от большого скандала в астрономическом сообществе: после дополнительных исследований был «лишен» собственной планеты один из красных карликов. А вот астрономы решили наоборот пополнить общее число экстрасолнечных миров — сразу на 32 экзопланеты.

Артём Тунцов, www.infox.ru