Учені виявили "червоних карликів" зі слідами "з'їдених" планет

Простіше кажучи, вчені не побачили, як зірка в реальному "їсть" планету. Вони знайшли можливий доказ: речовину, якої у червоного карлика майже не повинно бути. Автори вважають, що літій міг потрапити в атмосферу зірок разом із кам'янистими планетами або планетним матеріалом.

Дослідження опубліковано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. У роботі йдеться про шість ранніх M-карликів у трьох молодих зоряних скупченнях віком приблизно від 50 до 200 мільйонів років. Ці зірки відрізняються від схожих сусідів незвично високим вмістом літію.

Деталі

Червоні карлики, або M-карлики, - це невеликі та холодні порівняно із Сонцем зірки. Вони дуже поширені в Галактиці, і навколо них часто шукають невеликі кам'янисті планети. Але всередині таких зірок досить жарко, щоб літій швидко руйнувався в ядерних реакціях.

Саме тому літій став важливою підказкою. Якщо у молодої зірки цього елемента несподівано багато, значить, він міг потрапити туди пізніше - наприклад, разом із речовиною планетної системи. Автори називають це можливою ознакою planetary engulfment - поглинання планет або планетного матеріалу зіркою.

Команда використовувала дані спектроскопічного огляду Gaia-ESO. Спектроскопія дає змогу розкласти світло зірки на "хімічні підписи" і зрозуміти, які елементи є в її атмосфері. Вчені шукали зірки, які за віком, температурою і положенням схожі на інші зірки свого скупчення, але різко виділяються за вмістом літію.

Таких об'єктів виявилося шість. Вони розташовані в трьох розсіяних скупченнях: NGC 2451a, Blanco 1 і NGC 2516. За розрахунками авторів, ці зірки становлять приблизно 2-3% подібних M-карликів у скупченнях такого віку.

Щоб пояснити надлишок літію, дослідники розглянули кілька варіантів. Наприклад, можна було б припустити, що зірки насправді молодші за решту або що літій у них руйнувався повільніше через особливості магнітної активності. Але автори вважають ці пояснення менш вірогідними: зірки виглядають як нормальні члени своїх скупчень, а більшість із них не показують ознак подвійної системи.

Найбільш підходяща версія - поглинання кам'янистої речовини. За оцінкою авторів, щоб отримати спостережуваний надлишок літію, зірки повинні були поглинути приблизно від 3 до 10 мас Землі матеріалу, бідного летючими речовинами. Це може бути речовина кам'янистих планет, схожа за складом на внутрішні планети Сонячної системи.

Важливо не розуміти це занадто буквально. Мова не обов'язково про те, що кожна зірка проковтнула одну готову "другу Землю". Це міг бути набір кам'янистих тіл, уламків, протопланет або планет, які в молодій системі наблизилися до зірки і були нею поглинені.

Чому це важливо

Робота показує, що молоді планетні системи можуть бути досить хаотичними. Планети в них не завжди спокійно займають стабільні орбіти. На ранніх етапах вони можуть стикатися, змінювати траєкторії, мігрувати ближче до зірки або навіть падати на неї.

Для астрономів це важливо, тому що зазвичай такі події важко побачити безпосередньо. Але хімічний склад зірки може зберегти слід того, що сталося. У цьому випадку таким слідом став літій: він схожий на яскраву мітку на тлі майже "чистої" атмосфери червоного карлика.

Дослідження також може допомогти зрозуміти, як часто молоді зірки знищують частину своїх планетних систем. Автори обережно зазначають, що знайдені 2-3% можуть бути нижньою межею: слід літію з часом зникає, тому частина подібних подій могла залишитися непоміченою.

Бекграунд

Ідея про те, що зірки можуть поглинати планети, не нова. Такі події давно розглядають як можливий етап формування та еволюції планетних систем. Планета може наблизитися до зірки через міграцію в газопиловому диску, взаємодію з іншими планетами або гравітаційні збурення.

Але знайти прямі або надійні непрямі ознаки таких подій складно. У багатьох зірок зміни в хімічному складі дуже малі. Крім того, потрібно відрізнити слід поглиненої планети від звичайних відмінностей між зірками.

У цьому сенсі молоді зоряні скупчення зручні для дослідження. Зірки в них народилися приблизно в один час і зі схожої речовини. Тому, якщо одна з них різко відрізняється від сусідів за літієвим "підписом", це легше помітити і пояснити.

Джерело

Дослідження: R. D. Jeffries, R. J. Jackson, I. Baraffe, "Lithium-rich M-dwarfs at the ZAMS: Evidence for planetary engulfment?", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2026.