Tim iz Keele i Exeter univerziteta pronašao je šest crvenih patuljaka u otvorenim skupovima koji imaju neočekivano visok nivo litijuma. Analiza isključuje da su te zvezde jednostavno mlađe ili da je u pitanju zagađenje spektra, pa je najverovatnije objašnjenje naknadna akrecija stjenovitog materijala (3–10 Zemljinih masa). Otkriće otvara mogućnost da litijum posluži kao marker za „progutane" planete i pomaže u razumevanju rane dinamike planetarnih sistema.
Astronomi Otkrili Šest Crvenih Patuljaka Koji Su Moguće „Progutali“ Zemljolik Materijal
This artist's impression shows two Earth-sized worlds passing in front of their parent red dwarf star, which is much smaller and cooler than our Sun. (CREDIT: ESA/Hubble)
Mladi crveni patuljak može na prvi pogled delovati mirno, ali u njegovom spektru mogu biti sakriveni hemijski tragovi razorenog sveta. Nova analiza zvezda u otvorenim skupovima daje sve jači dokaz da su neki mladi crveni patuljci verovatno akretirali — odnosno pokupili — susedni kameniti materijal ili male planete.
Istraživači iz Keele University i University of Exeter pretražili su podatke iz Gaia‑ESO spektroskopskog istraživanja koji obuhvataju hiljade zvezda u 15 otvorenih skupova. Takvi skupovi su korisni jer njihove zvezde nastaju u sličnom vremenu i iz sličnog materijala, što olakšava identifikovanje neobičnih članova.
Each graph shows the distribution of the EWLi-Teff data for the four clusters where Li-rich outliers are detected (identified by red squares). (CREDIT: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Šta je otkriveno
Tim se fokusirao na kasne K i rane M zvezde (crvene patuljke) u starosnom rasponu od oko 35 do 622 miliona godina — dobu u kome bi litijum u ovim niskomasačnim zvezdama već trebalo da bude skoro sasvim uništen. Kao glavni pokazatelj koristili su litijumsku apsorpcionu liniju na 6708 Å.
U četiri skupova tim je identifikovao sedam litijumski bogatih kandidata, od kojih su šest smatrani najsnažnijim slučajevima: četiri u NGC 2516, po jedan u NGC 2451a i Blanco 1. Sve te zvezde nalaze se u uskom temperaturnom opsegu ≈ 3550–4050 K.
The position of the four Li-rich outliers in NGC 2516 compared with other cluster members in several diagnostic diagrams. (CREDIT: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Zašto je litijum važan
Litijum je „krhki“ element koji se u unutrašnjosti crvenih patuljaka lako uništava pri relativno niskim temperaturama. Ako zvezda sa takvom masom ima vidljiv litijum mnogo kasnije, to znači da je taj litijum verovatno dodat — na primer, kroz akreciju stjenovitog materijala.
„Pronašli smo nekoliko crvenih patuljaka koji sadrže litijum, element koji tamo ne bi trebalo da ostane. Čak i mala količina odmah iskače — kao da se baca boja na prazno platno,“ rekao je prof. Robin Jeffries (Keele University).
Odbačene alternative
Istraživači su pažljivo isključili više mogućih objašnjenja: sledeće hipoteze su razmotrene i ocenjene kao manje verovatne za objašnjenje ovih slučajeva:
The position of the four Li-rich outliers in NGC 2516 in an A(Li) versus Teff diagram. (CREDIT: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
- Mladi međuljudski intruzi: Paralakse, prostorni pokreti i položaji na dijagramima pokazuju da su ove zvezde stvarni članovi svojih skupova, a ne mlađa populacija.
- Binarni uticaj ili kontaminacija: Većina kandidata nema jasne znake binarnosti, a moguće zagađenje spektra svetlom susednih zvezda je isključeno.
- Rotacija, aktivnost i mrlje: Najizraženiji primeri nisu brzi rotatori — rotacioni periodi gde su poznati su među sporijima u klasterima — pa rotacija ili spotovi teško objašnjavaju očuvanje litijuma.
- Uslovi pri rođenju: Dugotrajni akrecioni diskovi ili retke početne razlike teško mogu održati značajne rezerve litijuma kod zvezda ovih masa bez naknadne dopune.
Najverovatnije objašnjenje: naknadna akrecija
Najplausibilnije objašnjenje je da su ti crveni patuljci naknadno akretirali stjenovit materijal — planete ili planetesimale — nakon što je originalni litijum već bio uništen. Kada je razvijen radiativni jezgro, dodatni litijum ubačen u konvektivni omotač može kratko vreme ostati detektabilan pre nego što bude uništen.
Istraživači procenjuju da bi za objašnjenje zabeleženih nivoa litijuma bilo potrebno otprilike 3–10 masa Zemlje stjenovitog materijala. To nije neizvodljivo: bliski stjenoviti planeti su česti oko M patuljaka, a dinamički procesi poput migracije, gravitacionih sudara i plimnih sila mogu poslati takav materijal prema zvezdi.
The outliers with rotation periods compared with other cluster members in a rotation period versus intrinsic (GBP−GRP)0 diagram. (CREDIT: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Šta ovo znači
Ako tumačenje opstane, litijumski „ožiljci“ mogu postati novi način da se prouči nasilna ranija istorija planetarnih sistema — ne samo preživeli planeti, već i oni koji su nestali progutanjem. Ovo može pomoći da se utvrdi kada i koliko često dolazi do progutanja, kolika je prosečna masa uključenog materijala i da li se evolucija M‑patuljaka razlikuje od Sunčevog tipa zvezda.
Međutim, autorima je jasno da sve zavisi od vremena u kojem se litijum zadržava u spoljnom omotaču, što varira između različitih zvezdanih modela i može zavisiti od faktora poput zvezdanih pega. Ako signal brzo iščezava, stvarni broj takvih događaja mogao bi biti mnogo veći nego što trenutno detektujemo.
Rad je objavljen u Monthly Notices Of The Royal Astronomical Society.
Pomozite nam da budemo bolji.
