Астрофизики раскрыли секрет химической аномалии в двойной системе HD 81809

Система HD 81809 находится примерно в 112 световых годах от Земли и состоит из двух звезд солнечного типа. Обычно компоненты двойных систем формируются из одного газопылевого облака, поэтому их возраст и химический состав должны быть почти идентичными. Однако наблюдения показали, что звезда HD 81809A бедна тяжелыми элементами, а ее спутница HD 81809B, напротив, содержит почти столько же металлов, сколько Солнце. Разница в содержании железа достигает 0,57 десятичной величины — слишком много для объяснения обычными процессами звездной эволюции.

Моделирование эволюции звезды

Чтобы разобраться в аномалии, Нуну Моэдаш из Технического университета Дании и Мария Пиа Ди Мауро из Итальянского национального института астрофизики смоделировали эволюцию HD 81809B с помощью программы MESA, предназначенной для расчетов внутреннего строения звезд. Ученые рассмотрели несколько сценариев поступления вещества на поверхность светила: от медленного накопления материала на протяжении миллиардов лет до относительно недавнего и быстрого поглощения планетарного объекта.

Наиболее реалистичным оказался второй вариант. Чтобы повысить содержание железа до наблюдаемого уровня, звезде потребовалось бы получить от 25 до 75 масс Земли в виде металлов. Это сопоставимо с массой твердых ядер некоторых гигантских планет. Если бы подобное событие произошло на ранних этапах жизни звезды, необходимый объем вещества возрастает до 150–250 масс Земли, что гораздо менее вероятно.

Дополнительные свидетельства и нестыковки

Сценарий поглощения объясняет не только химический состав, но и температуру HD 81809B. После добавления большого количества тяжелых элементов звезда становится немного холоднее, и ее параметры лучше согласуются с наблюдениями. Металлы повышают непрозрачность вещества и изменяют перенос энергии внутри звезды.

Однако есть проблема: вместе с железом аккреция должна была обогатить поверхность литием — элементом, который считается индикатором поглощения планет. В случае с HD 81809B его количество оказалось слишком высоким по сравнению с наблюдаемым. Устранить это расхождение не помогает даже учет дополнительного перемешивания вещества. Авторы работы, опубликованной на сервере препринтов Корнеллского университета, показали, что наблюдаемый уровень лития соответствовал бы поглощению менее чем шести земных масс, тогда как для объяснения содержания железа требуется значительно больше вещества.

Причина несоответствия может скрываться в химическом составе поглощенного объекта. В моделях использовали смеси элементов, основанные на составе вещества Солнечной системы, однако реальные планеты вокруг HD 81809 могли иметь иное соотношение элементов. Кроме того, сами измерения содержания лития пока остаются недостаточно точными.

Астрономы также рассмотрели альтернативные сценарии, например, что звезда могла сформироваться в другом месте Галактики и позже быть захваченной системой. Но такие модели приводят к возрасту светила, превышающему возраст Вселенной, и плохо согласуются с наблюдениями. Поэтому сценарий с поглощением планеты остается наиболее правдоподобным.

Если выводы ученых верны, HD 81809B станет настоящей лабораторией для изучения взаимодействия звезд с собственными планетными системами, способными менять их химический состав. Подтвердить гипотезу помогут будущие наблюдения.