ПЛАНЕТА, РОЖДЁННАЯ ИЗ ПЕПЛА СВОЕЙ ЗВЕЗДЫ

Когда у звезды вроде Солнца кончается топливо, она раздувается в гиганта, сбрасывает внешние слои в космос и оставляет после себя белый карлик — плотное, медленно остывающее ядро. У многих белых карликов в атмосфере видны тяжёлые элементы, которые должны были бы за считаные дни опуститься вглубь и исчезнуть из виду. Объяснение сегодня твёрдо установлено: они поглощают обломки разрушенных планетных тел. Эти обломки различаются, но в целом похожи на породы нашей собственной Солнечной системы.

Планеты обычно образуются одновременно со своей звездой, в окружающем её диске из газа и пыли. Это планеты первого поколения. В принципе, планета может образоваться и после гибели своей звезды — из вещества, которое звезда выбросила. Планеты у пульсаров обычно считают именно таким вторым поколением. У белого карлика ни одной подобной планеты ещё не находили.

Сотня необъяснённых линий

HS 0209+0832 — горячий молодой белый карлик с температурой поверхности около 35 800 градусов, остывающий всего около 5 миллионов лет, примерно в 82,6 парсека от нас. Он давно казался странным. Его водородная атмосфера содержит около 1% гелия, который при такой температуре должен был бы осесть за несколько месяцев. А ультрафиолетовый спектр, полученный космическим телескопом «Хаббл» в 1999 году, показал углерод, алюминий, кремний, кальций, титан, никель и цинк — плюс около сотни линий, которые никто не мог отождествить.

Джейми Уильямс, Борис Генсике и коллеги из Уорикского университета и ещё восьми институтов заново проанализировали архивные спектры «Хаббла», ультрафиолетового спутника FUSE и Очень большого телескопа (VLT). С современными атомными данными большинство загадочных линий оказались линиями меди и ниобия — 62 линии одного только ниобия. Ни у одного из 33 других горячих загрязнённых белых карликов, наблюдавшихся FUSE, ниобия нет.

Богат редкими металлами, беден породой

Затем команда выяснила, что именно падает на звезду. Некоторые элементы частично удерживаются светом самой звезды, что усложняет подсчёт, поэтому авторы сосредоточились на тех, которые не удерживаются. Результат не совпадает ни с одним известным белым карликом и ни с одним метеоритом:

• Элементы тяжелее железа — цинк, медь, ниобий — сильно обогащены. Относительно кальция ниобия более чем в тысячу раз больше, чем на Солнце.
• Железо не обнаружено, а кремний присутствует лишь в следовых количествах, хотя вместе они составляют около 48% массы Земли. Никеля более чем вдвое больше, чем железа, тогда как на Земле никеля около 5% от железа.
• Азота, кислорода, фосфора и серы мало: это не ледяная комета.

Отпечаток умирающей звезды

Звёзды-гиганты на закате жизни производят большую часть элементов Вселенной, образующихся при медленном захвате нейтронов («s-процесс»), — в том числе ниобий. На 138 моделях таких звёзд авторы показывают, что их ветры могут быть обогащены ниобием и стронцием до ста раз, никелем, медью и цинком — умеренно, а железом и кремнием — никак.

Их сценарий: близкий компаньон исходной звезды был поглощён во время её фазы гиганта. Оболочка звезды была сброшена и образовала диск, богатый элементами s-процесса, в котором затем выросла планета-гигант — вблизи новорождённого белого карлика. В обычной же планете ни один известный процесс не мог бы дать столько ниобия: среди 100 звёзд с измеренным ниобием наибольшее отношение к кальцию более чем в 200 раз ниже, чем здесь.

Планета, застигнутая за испарением

Поступает и гелий, а каменистые тела гелия не поставляют. Авторы заключают, что белый карлик, скорее всего, питается атмосферой, улетающей с планеты-гиганта, разогретой его интенсивным ультрафиолетовым светом.

Данные спутника NASA TESS добавляют улику: яркость системы меняется на 0,12% с периодом 4,4 дня — гораздо медленнее, чем обычно вращаются белые карлики. Это соответствовало бы планете на орбите в 0,044 астрономической единицы. Предложены два толкования: смена дня и ночи на молодой, ещё горячей планете-гиганте с дымкой на дневной стороне или кометоподобный хвост испарившегося газа, проходящий перед звездой, — что могло бы объяснить и колебания измеренного гелия.

Что пока не сходится

Авторы отмечают несколько загадок. Стронция нет: все модели предсказывают больше стронция, чем ниобия, а здесь стронция более чем в сто раз меньше. Ниобий даже превышает наибольшее значение в их моделях, а избыток никеля над железом трудно объяснить. Некоторые звёзды, обогащённые веществом звёзд-гигантов, тоже показывают больше ниобия, чем стронция, что намекает на процесс, упущенный моделями; химия в атмосфере планеты также может перетасовывать элементы. Атмосферу планеты второго поколения ещё никто не моделировал.

Объект остаётся кандидатом. Чтобы найти другие, команда предлагает искать в ультрафиолетовых спектрах горячих белых карликов ту же сигнатуру: много углерода и элементов s-процесса. Обнаружение свинца позволило бы установить состав исходной звезды.