Астрономи підтвердили механізм забруднення білих карликів фрагментами екзопланет і астероїдів

Астрономи вперше безпосередньо виміряли швидкість акреції уламкового матеріалу на білий карлик, яке забруднює його атмосферу важкими елементами. Вони підтвердили існування цього фізичного механізму, а також визначили, що в разі низького темпу акреції речовина стикається з фотосферою карлика безпосередньо. Стаття опублікована в журналі.

Білі карлики - результат еволюції зірок з масою до 8-11 мас Сонця. Зазвичай такі компактні об'єкти володіють атмосферою, що складається тільки з водню або гелію, оскільки важкі елементи швидко осідають в глибокі шари карлика. Проте на сьогоднішній день відомо, що у 25-50 відсотків білих карликів в атмосфері реєструються різні елементи, важче водню і гелію (забруднення металами), що пояснюється триваючою аккрецією на об'єкт уламкового матеріалу, планетезималей, астероїдів, комет або планет, зруйнованих приливними силами. При цьому оцінки швидкості аккреції і складу тіл, які потрапляють на карлик, сильно залежать від моделей процесів дифузії і перемішування в атмосфері білого карлика, а важкі елементи у фотосферах карликів можуть вважатися лише непрямим свідченням процесу аккреції.

Група астрономів на чолі з Тімом Каннінгемом (Tim Cunningham) з Ворікського університету опублікувала результати аналізу даних спостережень космічного телескопа «Чандра» за білим карликом G29-38, який входить в сто найближчих до Сонця об'єктів такого типу, досліджуваних в цілому ряді діапазонів електромагнітних хвиль. Він володіє масою 0,6 маси Сонця і ефективною температурою 11,5-12 тисяч кельвін. Спостереження велися в діапазоні енергій квантів від 0,5 до 7 кілоелектронвольт.

Надлишок інфрачервоного випромінювання, зареєстрований раніше від G29-38, і слідові кількості важких елементів, виявлені в його водневій атмосфері, на думку вчених вказують на акрецію речовини на об'єкт з компактного диска з пилу і уламків, що утворився в результаті приливного руйнування астероїда. При цьому передбачається, що процес аккреції повинен супроводжуватися інтенсивним нагрівом падаючої на карлик речовини, що викличе генерацію рентгенівського випромінювання. Подібний ефект спостерігався у випадку зірок у подвійних системах, але не фіксувався для карликів, які акреціюють уламковий матеріал.

У підсумку вчені зареєстрували рентгенівське випромінювання від G29-38 зі статичною значущістю 4,4 сигма. Швидкість акреції речовини на білий карлик була оцінена в 1,63 чотирьох ¹09 грамів на секунду. Це значення не залежить від моделей зоряної атмосфери, вище, ніж більш ранні оцінки, і є першим випадком прямого вимірювання миттєвої швидкості аккреції білого карлика, що поглинає уламковий матеріал.

Вимірена температура плазми склала 0,5 кілоелектронвольт, що набагато нижче, ніж у білих карликів, що акреціюють речовину з зірок-компаньйонів. Передбачається, що в разі G29-38 щільності падаючої на нього речовини недостатньо для утворення ударної хвилі над фотосферою зірки, і речовина стикається безпосередньо з білим карликом, бомбардуючи його.

Раніше ми розповідали про те, як вчені знайшли екзотичні зразки мантії екзопланет в атмосферах забруднених білих карликів.