Астрономи звикли вважати, що червоні карлики — найпоширеніші, найхолодніші та найспокійніші зорі у Чумацькому Шляху — проходять передбачуваний хімічний шлях розвитку. Зокрема, всі вони повинні втрачати літій на ранніх етапах життя. Цей елемент дуже крихкий і знищується всередині зорі вже в перші мільйони років. Але нові спостереження зламали цю просту картину.
Літій, якого не повинно бути
Команда під керівництвом астрофізика професора Робіна Джеффрісса з Університету Кіла виявила одразу шість червоних карликів, у атмосферах яких зберігся літій — елемент, який там просто не мав би існувати.
Ці зорі були знайдені в трьох різних зоряних скупченнях, де всі об’єкти зазвичай мають однаковий вік і початковий хімічний склад. І саме це зробило відкриття особливо загадковим: коли всі «зоряні брати й сестри» втратили літій, кілька зір раптом його зберегли.
Чому літій зникає зі зір
У червоних карликах відбувається постійне перемішування речовини: гарячі внутрішні шари «затягують» поверхневий матеріал вниз, де температура руйнує літій. Це відбувається швидко і майже повністю очищує зорю від цього елемента.
Пізніше, коли зоря стабілізується, у її центрі формується спокійна зона, де перемішування майже зупиняється. У такому випадку будь-який літій, який потрапляє на поверхню пізніше, може зберігатися довше.
Але звідки він міг взятися?
Пошук серед зоряних «родин»
Щоб уникнути помилок у віці або складі зір, вчені досліджували не окремі об’єкти, а зоряні скупчення — місця, де зорі народжуються разом і мають спільну «історію життя».
Завдяки спектральним даним, які показують хімічний склад зорі, дослідники проаналізували сотні червоних карликів. Літій виявили лише у приблизно 2% з них — і всі ці випадки виглядали аномально.
Шість «винятків», які змінюють картину
У трьох зоряних скупченнях було знайдено шість червоних карликів із літієм. Ще один об’єкт викликав сумніви, але його не включили до основного аналізу.
Спершу вчені припустили, що ці зорі просто молодші за своїх сусідів. Але це не підтвердилося: молоді зорі світять яскравіше, а ці — виглядали цілком зрілими.
Інші пояснення теж не спрацювали. Швидке обертання або великі зоряні плями могли б зберігати літій, але спостереження показали, що ці зорі обертаються повільно — тобто протилежно до очікуваного сценарію.
Найдивніше пояснення: з’їдені планети
Найкраще пояснення виявилося водночас і найсміливішим: ці зорі могли «поглинути» власні планети.
Згідно з моделями, коли зоря закінчує ранній етап розвитку, вона може захоплювати планети, що сформувалися навколо неї. Падіння планетного матеріалу на зорю здатне «підживити» її поверхню літієм, який і фіксують телескопи. Оцінки показують, що мова може йти про еквівалент 3–10 мас Землі у вигляді кам’янистого матеріалу, який зоря могла поглинути.
Підтвердження теорії
Ще до цього відкриття комп’ютерні моделі передбачали, що такі сліди мають існувати. Якщо планета падає на зорю на початку її стабільного життя, хімічний «відбиток» літію може зберігатися десятки або навіть сотні мільйонів років.
Нові спостереження повністю вписуються в ці прогнози — вперше настільки точно.
Молоді планетні системи — хаотичні та небезпечні
Астрономи також знають, що планетні системи навколо червоних карликів часто дуже щільні. Кам’янисті планети формуються близько до зорі, і їхні орбіти можуть бути нестабільними.
Моделювання показує, що на ранніх етапах такі системи можуть бути хаотичними: планети змінюють орбіти, падають всередину системи або навіть повністю поглинаються зорею.
Що це означає для науки
Відкриття шести червоних карликів із «зайвим» літієм може стати одним із найпереконливіших доказів того, що зорі справді поглинають свої планети.
Це також дає астрономам новий інструмент: хімічний склад зорі може розповісти не лише про її вік, а й про драматичну історію її планетної системи. Можливо, подібні події колись відбувалися й у нашій власній Сонячній системі — просто ми ще не навчилися бачити їхні сліди.
Дослідження опубліковане в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
