Эти корки взяты из внешних слоев каменистых планет, подобных Земле и Марсу, и могут дать астрономам более глубокое понимание химического состава планет, которые когда-то находились у этих умирающих звезд.
Об открытии сообщается сегодня (11 февраля) в журнале Nature Astronomy и включает одну из старейших планетных систем, замеченных астрономами.
Команда под руководством Университета Уорика анализировала данные телескопа Gaia Европейского космического агентства о более чем 1000 близлежащих белых карликах, когда они натолкнулись на необычный сигнал от одного конкретного белого карлика. Исследователи из Уорикского университета получили финансирование от Европейского исследовательского совета и Совета по науке и технологиям (STFC).
Они использовали спектроскопию для анализа света звезды на разных длинах волн, что позволяет им обнаруживать, когда элементы в атмосфере звезды поглощают свет разного цвета, и определять, какие это элементы и сколько присутствует. Они также изучили 30 000 спектров белых карликов из обзора Sloan Digital Sky Survey, опубликованного за последние 20 лет.
Сигнал соответствовал длине волны лития, и вскоре астрономы обнаружили еще три белых карлика с тем же сигналом, один из которых также наблюдался с калием в его атмосфере. Сравнивая количество лития и калия с другими обнаруженными элементами – натрием и кальцием – они обнаружили, что соотношение элементов соответствует химическому составу коры каменистых планет, таких как Земля и Марс, если эти корки испарились и испарились. смешанный в газовых внешних слоях звезды в течение 2 миллионов лет.
Ведущий автор доктор Марк Холландс из факультета физики Университета Уорика сказал: «В прошлом мы видели всевозможные вещи, такие как мантии и основной материал, но у нас не было окончательного определения планетарной коры. Литий и калий являются хорошими индикаторами материала коры, они не присутствуют в высоких концентрациях в мантии или ядре.
«Теперь мы знаем, какую химическую сигнатуру искать для обнаружения этих элементов, у нас есть возможность посмотреть на огромное количество белых карликов и найти больше из них. Затем мы можем посмотреть на распределение этой сигнатуры и увидеть, как часто мы обнаруживаем эти планетарные корки и как это соотносится с нашими прогнозами."
Внешние слои белых карликов содержат до 300 000 гигатонн каменных обломков, в том числе до 60 гигатонн лития и 3000 гигатонн калия, что эквивалентно 60-километровой сфере с плотностью земной коры. Количество обнаруженного материала коры схоже по массе с массой астероидов, которые мы видим в нашей солнечной системе, поэтому астрономы полагают, что то, что они видят вокруг всех четырех звезд, является материалом, отколовшимся от планеты, а не всей планеты. сам.
Предыдущие наблюдения за белыми карликами обнаружили свидетельства наличия материала из внутреннего ядра и мантии планет, но не нашли окончательных свидетельств материала коры. Кора – это небольшая часть массы планеты, и элементы, обнаруженные в этом исследовании, можно обнаружить только тогда, когда звезда очень холодная.
Белые карлики находятся в умирающей фазе своего жизненного цикла, поскольку они сожгли свое топливо и остыли за миллиарды лет. Считается, что эти четыре белых карлика сожгли свое топливо около 10 миллиардов лет назад и могут быть одними из самых старых белых карликов, образовавшихся в нашей галактике.
Соавтор доктор Пьер-Эммануэль Тремблей из Университета Уорика сказал: «В одном случае мы наблюдаем формирование планеты вокруг звезды, которая образовалась в гало Галактики, 11-12.5 миллиардов лет назад, следовательно, это должна быть одна из старейших планетных систем, известных на данный момент. Другая из этих систем образовалась вокруг короткоживущей звезды, которая изначально была более чем в четыре раза больше массы Солнца, – рекордное открытие, устанавливающее важные ограничения на то, насколько быстро планеты могут формироваться вокруг своих звезд."
Среди самых старых из этих белых карликов один на 70% массивнее среднего, поэтому его огромная масса обычно приводит к относительно быстрому исчезновению любого вещества в его атмосфере, что приводит астрономов к выводу, что он должен пополнять материал коры из окружающий диск мусора. Кроме того, астрономы обнаружили больше инфракрасного света, чем ожидалось, только для белого карлика, что указывает на то, что диск нагревается своей звездой, а затем повторно излучается на более длинных волнах.
Доктор Холландс добавляет: «Насколько мы понимаем, формирование скалистых планет происходит одинаковым образом в разных планетных системах. Первоначально они сформированы из материалов, аналогичных по составу звезды, но со временем эти материалы разделяются, и вы получаете разный химический состав в разных частях планет.
Мы можем видеть, что в какой-то момент эти объекты претерпели дифференциацию, где состав отличается от исходного состава звезды.
"Сейчас хорошо известно, что большинство нормальных звезд, таких как Солнце, укрывают планеты, но теперь есть возможность посмотреть на частоту появления различных типов материала."