_ Dezvăluirea originii diferențe neașteptate între stelele binare gigantice

Folosind telescopul Gemini South, o echipă de astronomi a confirmat pentru prima dată că diferențele în compoziția stelelor binare pot proveni din variațiile chimice din norul de material stelar din care s-au format . Rezultatele ajută la explicarea de ce stelele născute din același nor molecular pot avea o compoziție chimică diferită și pot găzdui sisteme planetare diferite, precum și pot pune provocări pentru modelele actuale de formare a stelelor și a planetelor.

Se estimează că până la 85 de ani. % dintre stele există în sisteme binare de stele, unele chiar și în sisteme cu trei sau mai multe stele. Aceste perechi stelare se nasc împreună din același nor molecular dintr-o abundență comună de blocuri chimice, așa că astronomii s-ar aștepta să descopere că au compoziții și sisteme planetare aproape identice.

Cu toate acestea, pentru multe binare, nu este cazul. În timp ce unele explicații propuse atribuie aceste diferențe evenimentelor care au avut loc după ce stelele au evoluat, o echipă de astronomi a confirmat pentru prima dată că ele pot avea originea chiar înainte ca stelele să înceapă să se formeze.

Conduși de Carlos Saffe. de la Institutul de Științe Astronomice, Pământului și Spațiului (ICATE-CONICET) din Argentina, echipa a folosit telescopul Gemini South din Chile, jumătate din Observatorul Internațional Gemeni.

Cu noul, precis Gemini High. -Resolution Optical Spectrograph (GHOST), echipa a studiat diferitele lungimi de undă ale luminii, sau spectre, emise de o pereche de stele gigantice, ceea ce a relevat diferențe semnificative în structura lor chimică.

„GHOST’s extrem de ridicat- Spectrele de calitate au oferit o rezoluție fără precedent”, a spus Saffe, „permițându-ne să măsurăm parametrii stelari și abundența chimică a stelelor cu cea mai mare precizie posibilă”. Aceste măsurători au arătat că o stea avea abundențe mai mari de elemente grele decât cealaltă. Pentru a dezlega originea acestei discrepanțe, echipa a folosit o abordare unică.

Studiile anterioare au propus trei posibile explicații pentru diferențele chimice observate între stelele binare. Două dintre ele implică procese care ar avea loc până în evoluția stelelor: difuzia atomică sau așezarea elementelor chimice în straturi de gradient în funcție de temperatura fiecărei stele și de gravitația la suprafață și înghițirea unei planete mici, stâncoase, care ar introduce substanțe chimice. variații în compoziția unei stele.

A treia explicație posibilă privește înapoi la începutul formării stelelor, sugerând că diferențele provin din zonele primordiale sau preexistente de neuniformitate din norul molecular. În termeni mai simpli, dacă norul molecular are o distribuție neuniformă a elementelor chimice, atunci stelele născute în acel nor vor avea compoziții diferite, în funcție de elementele disponibile în locația în care s-au format fiecare.

Până în prezent, studiile. au ajuns la concluzia că toate cele trei explicații sunt probabile; cu toate acestea, aceste studii s-au concentrat exclusiv pe secvențele binare principale. „Secvența principală” este etapa în care o stea își petrece cea mai mare parte a existenței sale, iar majoritatea stelelor din univers sunt stele din secvența principală, inclusiv soarele nostru.

În schimb, Saffe și echipa sa au observat un binar format din două stele gigantice. Aceste stele posedă straturi externe sau zone convective extrem de adânci și puternic turbulente. Datorită proprietăților acestor zone convective groase, echipa a putut exclude două dintre cele trei explicații posibile.

Vurbirea continuă a fluidului în zona convectivă ar face dificilă așezarea materialului în straturi, ceea ce înseamnă că stelele gigantice sunt mai puțin sensibile la efectele difuziei atomice - excluzând prima explicație. Stratul exterior gros înseamnă, de asemenea, că o înghițire planetară nu ar schimba prea mult compoziția unei stele, deoarece materialul ingerat s-ar dilua rapid - excluzând a doua explicație.

Acest lucru lasă neomogenități primordiale în norul molecular, așa cum s-a confirmat. explicaţie. „Este prima dată când astronomii au putut confirma că diferențele dintre stelele binare încep în primele etape ale formării lor”, a spus Saffe.

„Folosind capacitățile de măsurare cu precizie oferite de instrumentul GHOST, Gemini South colectează acum observații ale stelelor la sfârșitul vieții pentru a dezvălui mediul în care s-au născut”, spune Martin Still, director de program NSF pentru Observatorul Internațional Gemeni. „Acest lucru ne oferă capacitatea de a explora modul în care condițiile în care se formează stelele pot influența întreaga lor existență de-a lungul a milioane sau miliarde de ani.”

Trei consecințe ale acestui studiu sunt de o importanță deosebită. În primul rând, aceste rezultate oferă o explicație pentru ce astronomii văd stele binare cu sisteme planetare atât de diferite. „Sisteme planetare diferite ar putea însemna planete foarte diferite — stâncoase, asemănătoare Pământului, giganți de gheață, giganți gazosi — care orbitează în jurul stelelor lor gazdă la distanțe diferite și unde potențialul de a susține viața ar putea fi foarte diferit”, a spus Saffe.

În al doilea rând, aceste rezultate reprezintă o provocare crucială pentru conceptul de etichetare chimică - folosind compoziția chimică pentru a identifica stelele care provin din același mediu sau din același pepinier stelar - arătând că stelele cu compoziții chimice diferite pot avea în continuare aceeași origine.

În sfârșit, diferențele observate atribuite anterior impacturilor planetare pe suprafața unei stele vor trebui revizuite, deoarece ar putea fi văzute acum ca fiind acolo încă de la începutul vieții stelei.

Studiul este publicat în revista Astronomy & Astrophysics.

(Fluierul)