Космическое капучино

Как планеты засоряют звезды

19.07.2007 9:31

Вскоре после обнаружения экзосолнечных планет было установлено, что формируются они вокруг звезд, богатых железом – содержание этого металла в таких звездах примерно вдвое выше, чем у их собратьев без планет. Возник логичный вопрос: стимулирует ли каким-то образом железо образование планет, или наоборот, само является результатом их жизни? Казалось бы, классическая проблема «курицы и яйца», не имеющая решения. Однако это не так.

Структура звезды солнечного типа в сравнении с красным гигантом (масштаб, конечно, не соблюден)

увеличить

А теперь реальный масштаб: Солнце в сравнении с красным гигантом

Дело в том, что если происхождение железа в составе звезды не имеет отношения к окружающим планетам, то постепенно под действием силы тяжести его тяжелые металлы будут скапливаться ближе к центру звезды. Если же оно является результатом взаимодействия звезды с планетами, железо будет появляться прежде всего у ее поверхности. И в этом случае его можно обнаружить, наблюдая за спектральными характеристиками звезды.

Красные гиганты – самый массивный класс звезд. Исчерпав запас термоядерного топлива – водорода, они медленно остывают и расширяются. Таким будет и наша звезда через миллиарды лет. Именно такие звезды, обладающие собственными планетными системами, выбрали для изучения астрономы под руководством Люки Паскини (Luca Pasquini). Изучая присутствие металлов в их атмосфере, они обнаружили заметное различие в сравнении с «обычными» звездами, имеющими планеты – в их внешних оболочках металлов не слишком много. Они объясняют это свойствами внутренней структуры красных гигантов – а именно, размерами зоны конвекции.

Структуру Солнца и других звезд солнечного типа принято разделять на три зоны. Внешняя зона конвекции, простирающаяся в глубину фотосферы примерно на 15% от общего радиуса звезды (и составляет около 2% ее массы) – здесь перенос энергии происходит за счет потоков раскаленного газа. Под ней находится зона излучения, где перенос энергии ведется за счет радиации. На протяжении этой область плотность звездного вещества увеличивается в сотни раз, и тянется она до самого ядра. Расположенное в центре ядро занимает около 15% размеров звезды и вырабатывает энергию в процессе термоядерной реакции – слияния ядер водорода и образования гелия. Температура здесь адская – в недрах Солнца она составляет около 14 млн.^ОС.

В отличие от звезд солнечного типа, зона конвекции у красных гигантов намного больше. А сравнивая их химический состав с составом белых карликов, группа Люки Паскини выяснила, что поверхность карликовых звезд действительно богата железом, тогда как на гигантах ничего подобного не обнаружено. Исследователи решили, что близлежащий планетарный материал (в основном, пыль из протопланетного диска), падая на поверхность белого карлика, существенно меняют состав такой небольшой звезды, «загрязняя» ее. А в огромной, подвижной и горячей внешней зоне красных гигантов металл просто «растворяется».

«Это напоминает тирамису или капучино, - поясняет Люка Паскини. – Шоколадная пудра на поверхности напитка».

Между тем, немало загадок скрывает и наше собственное земное ядро. По мнению некоторых ученых, в нем скрываются такие золотые запасы, что можно было бы покрыть всю поверхность планеты полуметровым слоем. Читайте: «Золотое дно».