Ученые нашли ледяной «зародыш» планеты: что известно29.09.2025 09:17

Астрономы из Уорикского университета обнаружили химический отпечаток замороженного, богатого водой зародыша планеты (планетезималя), который поглощается белым карликом. Космическая драма происходит далеко за пределами Солнечной системы.

Считается, что в Солнечной системе за доставку воды на Землю ответственны кометы и ледяные планетезимали (небольшие твердые объекты с эксцентрическими орбитами). Наличие этих ледяных объектов является необходимым условием для развития жизни в других мирах, но обнаружить их за пределами нашей планетной системы невероятно сложно, поскольку они малы, тусклы и сложны для достоверного спектрохимического анализа.

В исследовании, опубликованном в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, астрономы из Уорика, Европы и США нашли достаточно убедительные доказательства того, что в планетных системах за пределами нашей существуют ледяные тела, богатые летучими веществами, Они могут содержать воду и другие компоненты, необходимые для возникновения жизни. Но наблюдение велось не напрямую за этими гипотетическими телами, а за их звездой-хозяйкой.

Чтобы сделать это открытие, группа ученых использовала ультрафиолетовую спектроскопию космического телескопа «Хаббл» для изучения химического состава далеких звезд. Одна из звезд, белый карлик (White Dwarf) WD 1647+375, выделялась наличием летучих веществ (химических соединений с низкой температурой плавления) на поверхности. Атмосфера белых карликов обычно состоит из водорода и гелия, но в WD 1647+375 были обнаружены такие элементы, как углерод, азот, сера и кислород. Богатая летучими веществами атмосфера стала первым признаком отличия WD 1647+375 от других звезд.

Ведущий автор исследования Снехалата Саху, научный сотрудник факультета физики Уорикского университета, отметила, что для белых карликов нет ничего необычного в том, что они содержат кальций, железо и другие металлы из материала, который они поглощают. Этот материал исходит от планет и астероидов, которые подходят слишком близко к звезде, разрушаются излучением и гравитацией и аккрецируются. Кстати именно анализ химического состава этого материала в атмосфере Солнца позволяет понять, из чего состоят планетезимали на периферии Солнечной системы.

Звезды выступают в роли космических «мест преступления»: когда в них падает планетезималь, его элементы оставляют химические следы в астросфере, что позволяет установить «личность» жертвы. Как правило, ученые видят следы аккреции каменистых материалов, таких как кальций и другие металлы, но обнаружение богатых летучими веществами обломков было подтверждено лишь в нескольких случаях.

Одно из летучих веществ — азот — является особенно важным химическим индикатором ледяных миров. Ультрафиолетовая спектроскопия, использованная в исследовании, показала, что в материале, аккрецированном WD 1647+375, высок процент азота (~5%).

Это самое высокое содержание азота, когда-либо обнаруженное в спектрах белых карликов. Также атмосфера WD 1647+375 также содержит гораздо больше (на 84%) кислорода, чем можно было бы ожидать от каменистой «жертвы». Оба этих факта указывают на то, что поглощенный (или поглощаемый) объект имеет ледяную природу.

У астрономов также были данные, свидетельствующие о том, что обломки питали звезду по крайней мере в течение последних 13 лет со скоростью 200 тонн (вес взрослого синего кита) в секунду. Это означало, что ледяной объект был не менее 3 км в поперечнике (размером с комету), но это минимальный размер, поскольку аккреция может длиться на сотни тысяч лет дольше, чем этот попавший в поле зрения 13-летний период. Объект мог достигать 50 км в диаметре 1015 тонн в массе.

В совокупности эти данные рисуют картину того, как звезда поглощает богатое льдом и водой планетезимальное тело (на 64% состоящее из воды), возможно, комету, подобную комете Галлея, или фрагмент карликовой планеты, подобный C/2016 R2.

Второй автор исследования, профессор Борис Гензике с факультета физики Уорикского университета, считает, что богатая летучими веществами астросфера WD 1647+375 делает ее обитателей похожими на объекты пояса Койпера в нашей Солнечной системе. Это ледяные объекты, находящиеся за орбитой Нептуна. Поглощаемое звездой планетезимальное тело, скорее всего, является фрагментом карликовой планеты, такой как Плутон или чуть поменьше его.

Предположение основано на богатом азотом составе, высокой прогнозируемой массе и высоком соотношении льда и силикатов — 5 к 2 в пользу льда. Это больше, чем у типичных карликовых планет, и указывает на происхождение фрагментов из оболочки планеты, похожей на Плутон.

Это первое однозначное обнаружение белого карлика с водородной атмосферой, который поглощает ледяное планетезимальное тело. Вопрос о том, сформировался ли этот объект в планетной системе вокруг исходной звезды или же это межзвездная гостья, захваченная из глубокого космоса, остается открытым. В любом случае исследование является убедительным доказательством того, что в планетных системах за пределами нашей существуют ледяные тела, богатые летучими веществами.

Открытие подчеркивает уникальную роль ультрафиолетовой спектроскопии в изучении состава таких редких объектов с высоким содержанием летучих веществ за пределами Солнечной системы. Только анализ УФ-излучение позволяет обнаружить углерод, серу, кислород и особенно азот, и оно будет играть важную роль в будущих попытках найти «строительные блоки» жизни вокруг других звезд.

Последние новости о межзвездном госте 3I/ATLAS читайте в подборке Hi-Tech Mail.