80 процентов звезд в
широких двойных системах оказались очень похожи в химическом смысле, причем как
по общей металличности, так и по множеству отдельных элементов. Полученные
результаты доказывают возможность изучения прошлого Млечного Пути по подобным объектам, пишут авторы в препринте на arXiv.org.
Основными компонентами
нашей Галактики являются звезды и газ, которые формируют несколько структур,
такие как толстый диск, тонкий диск, гало, балдж и некоторые другие. Эти
структуры не статичны, а находятся в динамике и претерпевают эволюцию.
Исследованием их взаимодействия и развития занимается раздел астрономии под названием
галактическая археология, которая позволяет восстановить изменение Млечного
Пути с течением времени.
Многие развитые в рамках галактической
археологии подходы опираются на точные определения параметров отдельных звезд,
то есть их координат, скоростей движения, возрастов, масс и других. В
частности, астрономы используют метод химической маркировки звезд, то есть
сравнения наблюдаемых концентраций тяжелых элементов в атмосферах светил с
модельными распределениями, которые показывают распространение продуктов
термоядерного синтеза со временем.
Метод химической
маркировки опирается на ряд предположений, причем одно из ключевых, которое
заключается в химической однородности родившихся вместе звезд, на данный момент
проверено с недостаточно точностью. Если оно все же окажется верным, то таким способом
можно будет, например, определять существовавшие в прошлом скопления звезд,
разрушившиеся к сегодняшнему дню.
Американские астрономы под
руководством Кита Хоукинса (Keith Hawkins) решили экспериментально проверить
основу метода химической маркировки. Авторы сконцентрировались на проверке двух
принципов: рожденные вместе звезды должны быть похожи по составу и появившиеся в
одном месте светила должны отличаться от сформировавшихся в других частях галактики.
В качестве исходных данных ученые взяли информацию о 25 широких двойных, расстояния до которых известны с
высокой точностью благодаря космическому телескопу Gaia. Химический состав светил был выявлен во время
детальных наблюдений на 2,7-метровом телескопе обсерватории Мак-Доналд. Выбор
широких двойных систем, то есть звезд, которые родились из одного газопылевого
облака, но находятся на долгопериодических орбитах, обусловлен тем, что они не
взаимодействовали в течение жизни, благодаря чему их состав не претерпевал
существенных изменений из-за внешних факторов.
Исследователи
анализировали как общую металличность звезд (концентрацию всех элементов
тяжелее гелия по отношению к водороду в фотосфере), так и обилие 23 отдельных
элементов из четырех групп: легкие металлы и элементы с нечетным номером (литий,
углерод, натрий, алюминий, скандий, ванадий, медь), альфа-элементы (магний,
кремний, кальций), элементы железного пика (титан, хром, марганец, железо,
кобальт, никель, цинк) и элементы, формирующиеся в результате нейтронного
захвата (стронций, иттрий, цирконий, барий, лантан, неодим, европий).
Оказалось, что 20 из 25
изученных двойных по металличности отличаются не более чем на пять процентов, а
другие отличаются примерно на 25 процентов. Изобилия отдельных элементов внутри
любой двойной не превышали 20 процентов. Для определения химического отличия
звезд двойной от других светил, астрономы сравнивали разницу в концентрациях
элементов между случайными объектами выборки. Степень химического родства между
компонентами одной системы оказалась намного ближе, чем между звездами из
разных двойных.
В будущем астрономы
планируют расширить выборку, чтобы детальнее исследовать 20 процентов непохожих
двойных. Однако они заключают, что их результаты в целом свидетельствуют в
пользу обоснованности метода химической маркировки.
Ранее с помощью методов галактической археологии ученые показали, что столкновение с другой галактикой сделало Млечный Путь толще. Подробнее о таком способе исследования астрономических объектов можно прочитать в тексте «Наследие «Звездного вестника»».
