Найдена пара звёзд со свинцовыми облаками

Мы не знаем, как насчёт свинцовых дирижаблей, но вот свинцовые облака внезапно могут перестать быть метафорой: их, похоже, уже обнаружили.

Свинец — один из тяжелейших элементов, образующихся в природе, однако теоретики давно предположили, что облака из такого материала вполне жизнеспособны. По крайней мере значительное его содержание в атмосфере так называемых горячих субкарликов показывали все модели, обсчитывавшие химию таких звёзд. Считается, что они формируются, когда раздувшиеся красные гиганты — некогда бывшие нормальными звёздами типа Солнца — теряют свои внешние слои и атмосферу, в том числе из-за взаимодействия со звездой-компаньоном или даже крупной и близкой планетой.

Субкарлик HE2359-2844 в представлении художника. Звезда с поверхностью, разогретой до 38 000 К, должна иметь голубоватый оттенок, а близкий к ней наблюдатель мог бы разглядеть в её атмосфере облака из таких тяжёлых металлов, как свинец и цирконий. (Иллюстрации C. S. Jeffery.)

Остаток красного гиганта будет примерно вдвое легче того же Солнца, однако вместо слияния водорода с образованием гелия в его недрах пойдёт реакция по слиянию ядер уже этого гелия — поскольку весь водород к этому времени там израсходуется. При этом по мере опускания наружных слоёв звезды внутрь будет происходить, на первый взгляд, контринтуитивный процесс: излучение из недр светила, в котором идёт термоядерная реакция, будет столь сильно взаимодействовать с ионами тяжёлых элементов, включая тот же свинец, что те станут, напротив, подниматься к поверхности, оставаясь при этом значительно тяжелее «тонущего» в звезде гелия.

«Разные ионы будут испытывать разные степени воздействия от излучения: они станут выплывать вверх и опускаться вниз, — полагает Саймон Джеффри (Simon Jeffery) из Арманской обсерватории (Великобритания). — Всё начнет само стратифицироваться в слои, и эти слои затем будут мигрировать вверх и вниз, в зависимости от температуры».

Несмотря на то что теоретически эта картина обрисована довольно давно, наблюдать за горячими субкарликами на столь поздних этапах эволюции не удавалось: всё, что попадалось на глаза астрономам, имело толстую, в основном водородную атмосферу, содержавшую лишь следы гелия и тяжёлых металлов.

Теперь команда Наслим Ниламкодан (Naslim Neelamkodan) из Института астрономии Академии Синика (Тайвань), включавшая также Саймона Джеффри, узрела горячие субкарлики как раз на нужной стадии эволюции.

В центре такого объекта гелий превращается в углерод, однако более тяжёлые элементы парадоксальным образом поднимаются к поверхности.

Анализируя атмосферы 134 горячих субкарликов, наблюдавшихся «Очень большим телескопом» Европейской южной обсерватории в Чили, учёные обнаружили слои тяжёлых металлов в двух объектах, один из которых отстоит от Земли на 800, а другой — на 1 000 световых лет. Оба всемеро горячее Солнца, у обоих в спектре замечены сильные следы свинца. Точнее, так: его там было в 10 000 раз больше, чем в атмосфере Солнца, а толщина свинцового слоя для каждого из карликов оценивается примерно в 100 км. Кроме того, один карлик имел в атмосфере следы цирконий и иттрия — довольно экзотичных металлов, слои из которых ранее предсказывались теоретиками, анализировавшими эволюцию субкарликов.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (доступен полный текст).

Подготовлено по материалам Королевского астрономического общества