Original Material
Карлики-разрушители
Астрономы находят планеты там, где их... не должно быть
Одними из самых интересных и удивительных объектов во Вселенной являются белые карлики. Астрономы считают, что белые карлики -- это умершие звезды. При том, что их масса близка к массе Солнца, они считаются одними из самых тусклых звезд. Они светят в 10 тыс. раз слабее, чем Солнце. В этом смысле белые карлики являются исключением из астрофизических правил, потому что не соответствуют четкой зависимости между массой космического объекта и его яркостью.Каждый белый карлик когда-то был очень похож на наше Солнце и сиял так же ярко, а может быть, и ярче нашего светила. Но со временем термоядерное топливо постепенно «выгорело», и звезда начала умирать.
Такого рода объекты малочисленны во Вселенной. Астрономы нашли в нашей Галактике больше десятка белых карликов, вокруг которых вращаются астероиды, кометы и, может быть, даже планеты. Но больше всего эти системы больше походят на космические кладбища. Когда звезда угасала, она поглотила все миры, которые существовали вокруг нее. Глядя на это, можно представить, как будет выглядеть Солнечная система через 5 млрд лет.
Астрономы всегда допускали, что планетные системы могут образовываться не только вокруг звезд, похожих на Солнце. Хотя надежды найти систему, подобную солнечной, никогда не теряли. Однако 15 лет назад, когда начался настоящий бум астрономических открытий, стало ясно, что планетарные системы могут очень сильно отличаться от солнечной.
Первой находкой стала солнцеподобная звезда 51 Пегаса, которая, как выяснилось, имеет свою планету, по весу превышающую Юпитер, но вращающуюся на орбите, меньшей, чем у Меркурия. По мере того как инструменты становились более мощными и чувствительными, астрономы находили еще более удивительные системы. Например, у солнцеподобной звезды HD 40307 оказалось три планеты, массы которых в четыре--десять раз превышают массу Земли, а орбиты вдвое меньше орбиты Меркурия. Звезда 55 Cancri A имеет целых пять планет с массами в 10--1000 раз больше, чем у Земли, и орбитами, радиусы которых колеблются от одной десятой радиуса Меркурия до примерно такого же, как у Юпитера.
Однако белые карлики доказывают, что звезды вовсе не должны быть похожи на Солнце. Планеты и материя, из которой они создаются, могут вращаться вокруг звезд, которые даже могут уступать им в размерах. Причем количество таких звезд, похоже, ничуть не меньше, чем количество систем с обычными звездами. Астрономы даже предполагают, что Солнечные системы вроде нашей могут быть не самыми распространенными во Вселенной.
Так, оказалось, что многие белые карлики имеют даже пылевые диски, которые служат первоосновой для создания планет. Только ученые не могли понять то ли это диски, из которых так и не успели образоваться планеты, то ли это прах разрушенных карликом других небесных тел. Странные диски были обнаружены учеными с помощью инфракрасных спектрометров. В 1987 году астрономы из обсерватории на вершине гавайской горы Мауна Кеа зафиксировали сильную вспышку в инфракрасном диапазоне, которую испустил белый карлик G29-38. Удалось установить, что температура объекта всего лишь 1200 кельвинов, т.е. намного ниже, чем у нормальной звезды, где она составляет 12 тыс. кельвинов. Сначала ученые решили, что вокруг карлика вращается еще одна, более холодная звезда, но в 1990 году выяснилось, что инфракрасные вспышки исходят от диска, который нагревается от угасающей звезды.
G29-38 обладает еще одним любопытным свойством. Ее кора содержит тяжелые элементы. Присутствие кальция и железа не может не удивлять, потому что гравитационное поле у поверхности белого карлика настолько сильное, что эти элементы должны погрузиться внутрь. В 2003 году было предложено простое объяснение обеих странностей -- белый карлик недавно разрушил астероид (в состав которого как раз и входить железо и кальций), который попал в его гравитационное поле. Каскад столкновений размельчил обломки до пыли, из которой и образовался диск.
При помощи расположенных на Земле телескопов и космического телескопа «Спитцер» астрономы нашли 15 белых карликов с такими же инфракрасными странностями и элементными аномалиями.
Диски вокруг белых карликов значительно меньше дисков, из которых образуются планеты, вращающиеся вокруг недавно родившихся звезд. Судя по интенсивности инфракрасного излучения, масса этих дисков такая же, как у астероида диаметром всего 30 км. Это говорит о том, что образовались эти диски скорее всего в результате распада астероида. Наличие дисков доказывает также, что часть планетарного материала пережила кончину звезды.
Теоретические вычисления показывают, что похожие на Землю планеты и астероиды могут пережить смерть своей звезды, если они вращаются от нее на расстоянии, превышающем 1 а.е. (около 149 597 870,610 км). Например, когда погаснет Солнце, Марс может уцелеть, а вот у Земли шансы 50 на 50.
Для изучения того, какие части планетарной системы могут выжить, «Спитцер» наблюдал за белым карликом WD 2226-210, настолько молодым, что его внешние слои остаются видимыми.
WD 2226-210 стала недостающим звеном между похожими на Солнце звездами и старыми белыми карликами, такими, как G29-38. Диск из космической пыли вокруг звезды находится на расстоянии 100 а.е. Это намного дальше, чем расположены диски вокруг других белых карликов. Пыль, из которого он состоит, образовалась в результате столкновения астероидов и комет. Такие же диски из осколков существуют вокруг Солнца и других звезд.
Открытие WD 2226-210 подтверждает, что далекие астероиды и кометы могут пережить свою звезду. Но если могут выжить астероиды с кометами, то почему это не могут сделать и планеты. По мере остывания WD 2262-210 будет все слабее и слабее освещать пыль. Со временем дальний пояс из астероидов и комет станет невидимым. Лишь изредка какой-нибудь из объектов этого пояса приблизится на опасное расстояние к белому карлику, но будет разрушен.