Мертвая звезда с двойными кольцами обломков намекает на будущее Земли

Астрономы обнаружили вокруг белого карлика WD J1328–1450 необычную структуру — два стабильных газовых кольца, разделенных зазором. Это открытие не только бросает вызов существующим моделям разрушения планетных систем, но и дает беспристрастный взгляд на то, что может произойти с Землей, когда Солнце завершит свой жизненный путь.

Когда звезда, подобная нашему Солнцу, подходит к концу жизни, она раздувается до гигантских размеров, грозя поглотить ближайшие планеты. То, что происходит после, долгое время оставалось terra incognita. Однако наблюдения за мертвыми звездами постепенно приоткрывают завесу над этим космическим финалом. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, описывает систему, которая может стать космической «машиной времени» для нашей собственной планеты.


Речь идет о белом карлике с поэтичным каталожным именем WD J1328–1450, расположенном на расстоянии около 1600 световых лет от Земли. Этот объект — плотное, выгоревшее ядро когда-то похожей на Солнце звезды, которое сформировалось примерно 73 миллиона лет назад. По оценкам, масса этого карлика составляет около половины массы Солнца, а размер лишь в полтора раза превышает диаметр Земли. Вокруг него вращается один из самых ярких пылевых дисков, когда-либо обнаруженных у подобных объектов, и, что особенно редко, этот диск содержит газ.

Танец двух колец

Ключевое открытие было сделано с помощью спектрографа X-shooter на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской Южной Обсерватории в Чили. Обычно газовый диск вокруг белого карлика представляет собой единое вращающееся кольцо. В спектре такой структуры газ, движущийся к нам, и газ, удаляющийся от нас, создают характерный двойной пик в ярких линиях излучения. Все 21 известных на сегодня газовых диска демонстрировали именно такую картину.

Но сигнал от WD J1328–1450 оказался иным. Линии кальция и кислорода расщепились не на два, а на четыре пика. Это означало, что газ вокруг звезды движется с двумя разными скоростями, образуя не одно, а два отдельных кольца, вложенных друг в друга. Внутреннее кольцо простирается примерно от 97 000 до 237 000 километров от карлика. Внешнее начинается на расстоянии около 376 000 километров — примерно там же, где находится Луна относительно Земли, — и уходит до 1,34 миллиона километров. Между ними зияет четкий, устойчивый зазор.

Невидимые скульпторы

Что поддерживает эту сложную структуру? Ответ, предложенный командой под руководством Николы Джентиле Фузилло из Университета Триеста (Италия), столь же интригует, сколь и логичен: газовые кольца питаются двумя невидимыми твердыми телами — планетезималями. Когда газ покидает место своего образования, он остывает и вновь конденсируется в твердые частицы, поэтому остается вблизи источника. Астрономы предполагают, что каждое из двух выживших тел, взаимодействуя с пылью, производит газ, который и формирует собственное кольцо.


Само существование этих тел выведено косвенно — напрямую их не видно. Однако ограничения, накладываемые гравитацией белого карлика на столь близких орбитах, позволяют оценить их размеры. Внутреннее тело, вероятно, не превышает 172 километров в поперечнике, что соответствует крупному астероиду. Внешнее может быть значительно массивнее — вплоть до размеров Плутона или даже нашей Луны.

Химический отпечаток гибели

Газ в кольцах содержит кальций, кислород, магний и железо — типичный набор элементов для каменистых тел Солнечной системы. Но есть важная деталь: магний светится только во внутреннем кольце. Если бы внешнее кольцо имело тот же химический баланс, магний был бы заметен и там. Это различие — ключ к разгадке. Разные породы содержат разное количество магния. Например, в мантии Земли магния примерно в восемь раз больше, чем кальция, а в коре — менее чем в два раза.

Следовательно, кольца могут быть питаемы двумя совершенно разными каменистыми телами. Альтернативный, не менее захватывающий сценарий: мы видим остатки **одной** разрушенной планеты, где внутреннее кольцо состоит из богатой магнием мантии, а внешнее — из бедной магнием коры. В любом случае, перед нами редкий снимок хаотического процесса уничтожения планетной системы.

Эхо будущего Земли

Чем же это открытие важно для нас? В далеком будущем Солнце тоже станет белым карликом, и эта трансформация, скорее всего, уничтожит Землю. Изучая WD J1328–1450, астрономы получают представление о том, насколько сложными могут быть структуры, возникающие из обломков погибших миров. Более того, два газовых кольца напоминают структуры дисков вокруг молодых звезд, где еще только формируются планеты.

«Эта система — редкий взгляд на насильственный, хаотический процесс, посредством которого планетная система встречает свой конец, и она намекает на то, что мертвые звезды могут обладать дисковыми структурами, гораздо более сложными, чем считалось ранее», — резюмирует Джентиле Фузилло.


Однако история не лишена загадок. Существуют и альтернативные объяснения четырех пиков: например, единственный диск с выпуклостью, которая маскирует зазор, или два белых карлика с собственными дисками. Правда, ни одна из этих моделей пока не подтверждается наблюдениями. Кроме того, звезда поглощает вещество медленнее, чем можно было бы ожидать от столь яркого диска, что позволяет предположить его относительно молодой возраст — от 300 до 600 тысяч лет.

Как бы то ни было, даже после смерти звезды останки ее планет продолжают рассказывать сложную историю. И эта история, записанная в свете далекого белого карлика, возможно, однажды станет последней главой биографии нашего собственного мира.