В последние годы астрономы разработали высокоточные методы измерения содержания металлов в звездах, что позволило им провести исследования родственных звезд. Оказалось, что среди них есть такие, которые значительно отличаются друг от друга по составу. Новое исследование показало, что этому могут быть виноваты звезды, поглощающее каменистые планеты.
Звезды, рождающиеся в одном и том же гигантском молекулярном облаке (GMC), как правило, имеют схожее содержание металлов, однако небольшие различия могут быть нормой. Когда же различия становятся слишком выраженными, это требует другого объяснения. Исследования астрономов показали, что одной из причин таких расхождений могут быть каменистые планеты, поглощаемые звездами, что можно рассматривать как своего рода загрязнение, схожее с тем, что происходит в белых карликах.
Экзопланеты с ультракоротким периодом (USP) как источник загрязнения
Экзопланеты с ультракоротким орбитальным периодом (USP) вращаются очень близко к своим звездами, совершая полный оборот за несколько часов. Эти планеты имеют состав, похожий на земной, и редко превышают два радиуса Земли. Их происхождение до конца не ясно, так как они могут либо мигрировать ближе к звезде, либо быть остатками более крупных планет, лишившихся атмосферы под воздействием интенсивного солнечного облучения.
USP встречаются лишь у 0,5% звезд, похожих на Солнце, и являются очень горячими, их поверхности расплавлены, при этом такие планеты всегда обращены к своей звезде одной стороной. В редких случаях, когда USP образуются в большом количестве, они могут быть поглощены своими звездами.
Механизмы поглощения планет
Астрономы выделяют несколько сценариев, при которых звезды поглощают каменистые планеты. Один из них — это миграция с высоким эксцентриситетом (high-e), при которой планета оказывается очень близко к своей звезде и, теряя эксцентриситет, переходит на круговую орбиту. Другой сценарий — миграция, вызванная наклоном, когда одна планета захватывает другую, и планета USP начинает мигрировать к своей звезде, но процесс заканчивается, когда она выходит из резонанса.
Модели астрономов также учитывают редкость появления USP и связь этого с загрязнением металличности звезд. Результаты показывают, что USP поглощаются звездами в период от 0,1 до 1 миллиард лет после их формирования. Этот процесс, по мнению авторов исследования, может быть основным источником загрязнения металличностью в солнцеподобных звездах.
Причины и следствия загрязнения
Металлы, попавшие в звезды, могут оседать в их недрах, затушив сигнал загрязнения, что может приводить к неточным выводам о масштабах этого процесса. Кроме того, даже более жесткие механизмы могут приводить к поглощению планет звездами, хотя такие случаи крайне редки. Например, рассеивающиеся планеты могут быть поглощены своими звездами, но лишь в 1% случаев этот процесс может привести к загрязнению звезды.
Кроме того, существование горячих юпитеров (HJ) — газовых гигантов, вращающихся очень близко к своим звездами, — также может быть связано с поглощением планет. Миграция таких планет с высоким эксцентриситетом может привести к их поглощению, однако эта гипотеза вызывает определенные сомнения.
Заключение: связь между загрязнением и многопланетными системами
Результаты исследования показывают, что звезды, поглощающие планеты с ультракороткими орбитами, должны иметь возраст и кинематику, схожие с полевыми звездами Млечного Пути, и редко демонстрировать признаки предыдущего поглощения планетами. В исследовании также предполагается, что звезды FGK, подвергшиеся загрязнению, скорее всего, содержат компактные многопланетные системы.