Образование экзопланет в двойных звездных системах
Звезды, находящиеся в одной паре, или звезды, которые движутся вместе, могут дать представление о процессах, недоступных другим звездам. Различия в их яркости, орбитах и химическом составе могут указывать на различные особенности, и ученые начинают их использовать.
В новой статье исследователей из Австралии, Китая, США и Европы, опубликованной на сервере препринтов arXiv, были проанализированы данные, чтобы определить, может ли одна из этих особенностей — в частности, недостаток определенных элементов в звезде — быть признаком того, что она сформировала планету или что она ее поглотила.
Краткий ответ заключается в том, что причиной этого, вероятно, является образование планеты. Однако данные и методология, использованные для достижения этого вывода, заслуживают изучения. Базовый набор данных состоял из 125 пар совместно движущихся звезд, собранных в ходе полной переписи совместно движущихся пар звезд (C3PO), одной из наиболее запоминающихся изобретений, которые придумали астрономы.
Важно отметить, что каждая из этих пар звезд имела разный химический состав. Используя этот базовый набор данных, исследователи также собрали данные о том же наборе звезд с помощью телескопа Magellan, телескопа Кека и телескопа Very Large Telescope.
Выбранные для исследования звезды, движущиеся параллельно друг другу, отличались не только химическим составом, но и значительно отличались магнитной активностью. В частности, те, у которых отсутствовали "тугоплавкие элементы", имели гораздо более высокий уровень магнитной активности, чем те, у которых их было обычное количество. В данном контексте тугоплавкие элементы означают элементы с "температурой конденсации" более 900 Кельвинов. В соответствии с темой дальнейшего объяснения, в данном контексте температура конденсации - это температура, при которой по меньшей мере 50% элементов переходят из газообразного состояния в твердое.
Элементы с высокой температурой конденсации (т.е. тугоплавкие элементы), такие как железо, титан и алюминий, могут затвердевать относительно близко к звезде, в то время как "летучие элементы" (т.е. элементы с температурой конденсации ниже 900 К), такие как углерод и кислород, могут затвердевать дальше от звезды. Авторы обнаружили, что уменьшение химического содержания определенного тугоплавкого элемента положительно коррелирует с повышением уровня магнитной активности. И наоборот, низкое содержание летучих элементов оказало гораздо меньшее влияние на магнитные показатели звезды.
Важно отметить, что такое влияние оказывает температура конденсации, а не только атомный номер, хотя тугоплавкие элементы обычно имеют более высокий атомный номер, чем летучие. Кроме того, похоже, что возраст звезды также оказывает влияние: более молодые звезды проявляют большую магнитную активность, даже по сравнению со старыми звездами с таким же содержанием химических веществ.
Теория о том, что уменьшение количества тугоплавких элементов приводит к повышению магнитной активности, имеет интересное следствие. Поскольку планеты могут связывать тугоплавкие материалы, звезды, у которых есть планеты, с большей вероятностью будут обладать более высоким уровнем магнитной активности. Реальные механизмы такого увеличения магнитной активности до сих пор не выяснены.
Тем не менее, в статье предлагаются две возможные причины: звездно–планетарные взаимодействия, даже вызванные гравитационными силами, могут влиять на магнитное поле звезды. Кроме того, звезда могла бы более эффективно сжиматься во время фазы, предшествующей главной последовательности, если бы не было каких-либо тугоплавких элементов, которые удерживали бы ее, создавая более активное магнитное поле.
Авторы исключили несколько других возможных причин этих магнитных расхождений. Одной из важных особенностей было использование совместно движущихся звезд, которые, как предполагается, имеют одинаковый возраст. Это исключает возможность химической эволюции галактики, которая изменила бы состав звезд в зависимости от того, когда и где они "родились". Это также снижает риск того, что "перемешивание", происходящее внутри самих звезд, может оказать заметное влияние на их магнитную активность, поскольку обе части пары будут подвержены воздействию одинаковых сил.
Наконец, циклы активности звезд потенциально могут влиять на магнитные силы. Тем не менее, они не обнаружили корреляции между циклом активности и количеством материалов с высокой температурой конденсации в самой звезде, что делает ее маловероятным кандидатом.
Дальнейшая работа будет включать поиск других свидетельств существования предполагаемых планет в системах совместного движения и сбор данных о вращении звезд, чтобы исключить это как причину. Однако на данный момент эта статья расширяет наше понимание того, каким процессам подвергаются эти ранние звезды. Несомненно, их будет еще больше, и их можно будет обнаружить.
