Ученые: Солнце в старости может обзавестись «сатурнианскими кольцами»

Солнце, которому через миллиарды лет предстоит превратиться в красный гигант, а затем в белый карлик, к этому моменту может обзавестись кольцами, похожими на кольца Сатурна, состоящими из размолотых в пыль малых планет и астероидов. К такому выводу пришли ученые, изучающие белые карлики с высоким содержанием тяжелых элементов в атмосфере.

Об этих космических объектах рассказал на конференции «Астрофизика высоких энергий» профессор Принстонского университета Роман Рафиков.

По его словам, впервые белый карлик с признаками присутствия большого количества тяжелых элементов (таких как углерод, кальций, кремний, железо) в атмосфере был обнаружен в начале 20-го века, сейчас известно большое количество таких объектов.

Теория гласит, что такие тяжелые элементы должны очень быстро опускаться в недра звезды, и на «поверхности» не должно оставаться ничего, кроме водорода и гелия. Но наблюдательные данные свидетельствовали, что в атмосфере таких белых карликов присутствовали большие количества магния, железа, кальция, других тяжелых элементов, причем, во многих случаях, их концентрация превышала концентрацию водорода.

«Таких объектов существовать не должно. Любой элемент тяжелее водорода или гелия должен выпадать в нижние слои из-за высокой гравитации белого карлика. За очень короткий по астрономическим меркам срок все должно исчезать из атмосферы», - сказал Рафиков в беседе с РИА Новости.

Первоначально этот эффект пытались объяснить постоянным пополнением запаса тяжелых элементов из межзвездной среды. Однако главный компонент межзвездной среды - водород, но во многих белых карликах его слишком мало по сравнению с тяжелыми элементами.

С началом астрономических наблюдений в инфракрасном диапазоне, а особенно после запуска космической обсерватории «Спитцер», ученые обнаружили, что вокруг многих «металличных» белых карликов существует зона, заполненная пылью, твердыми частицами, переизлучающими свет звезды в инфракрасном диапазоне.

Именно эти пылевые пояса, по словам Рафикова, могут быть источником тяжелых элементов в атмосфере «металличных» белых карликов.

«Другой вопрос - откуда рядом с белыми карликами берутся такие пылевые диски? Откуда-то этот материал должен взяться», - сказал ученый.

По его словам, эти пылевые диски находятся на расстоянии менее одного солнечного радиуса от центра белых карликов, которые сами по себе имеют размер, сравнимый с размером Земли (около 1% солнечного радиуса).

«Изначально звезда, из которой белый карлик появился, имела радиус в несколько солнечных радиусов. Понятно, что пыль туда должна была попасть после того, как белый карлик возник», - говорит ученый.

Белые карлики представляют собой конечную стадию эволюции звезд, похожих на Солнце. После выгорания водорода в термоядерных реакциях они «вздуваются», превращаясь в красные гиганты, затем эта оболочка «слетает», оставляя горячее и сверхплотное ядро - белого карлика.

Рафиков пояснил, что присутствие пылевого пояса вокруг «металличных» белых карликов говорит о том, что первоначально вокруг этой звезды существовала планетная система, которая пережила стадию красного гиганта. Однако какая-то сила должна была «загнать» астероиды, пыль и другие остатки планетной системы вплотную к белому карлику.

«Для этого нужно какое-то другое массивное тело, которое должно как праща загнать их вплотную к звезде. Планета с массой около Юпитера как раз очень хорошо это делает», - сказал астроном.

При этом астероиды попадают внутрь так называемого предела Роша - границы, внутри которой все тела разрываются приливными силами и размалываются в пыль при взаимных столкновениях. Именно так, согласно одной из теорий, сформировались кольца Сатурна.

Таким образом, на поздних стадиях эволюции Солнца, после превращения его в белый карлик, Юпитер может сыграть похожую роль и создать вокруг Солнца пылевой пояс, похожий на кольца Сатурна.