_ Астрономы из США, Бразилии и Перу собрали экспериментальные свидетельства того, что образование газового гиганта несколько изменяет химический состав вещества его звезды.

Светила и планеты формируются практически одновременно, и какая-то связь между двумя процессами и параметрами участвующих в них тел должна сохраняться. Известно, к примеру, что высокая металличность
( относительная концентрация элементов тяжелее гелия ) звезды увеличивает шансы на появление планет —
по крайней мере газовых гигантов — на её орбите.

В 2009 году интересное предположение высказала группа учёных из Португалии, Германии, Швеции и Австралии, исследовавших звёзды - «двойники» Солнца и объяснивших аномалии химического состава нашего светила ( недостаток тугоплавких металлов в фотосфере) формированием планет земной группы в Солнечной системе.

 

Образование планет Солнечной системы ( иллюстрация Christian Joore ).

 

Гипотеза приводит нас к заключению о том, что рождение чрезвычайно массивных газовых гигантов никак не повлияло на состав Солнца. Это маловероятно, но полностью исключить такую возможность нельзя, поскольку точных данных о составе Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна пока нет.

Для оценки роли газовых гигантов лучше всего подходят двойные системы, в которых такая планета обращается вокруг одного из компаньонов. Звёзды системы, как считается, формируются в общем молекулярном облаке и следуют по схожим эволюционным путям, а потому и химические составы у них должны быть максимально близки.

 

Расположение двойной системы звезды 16 Cyg.
Звезда A - спектрального класса G1,5, размером 1,5 Rs.
Звезда B - класса G3, размером 1,2 Rs.
Их массы лишь на ~1-5 % превосходят солнечную.

Расстояние между звездами А и В - около 900-1000 а.е. ( или более ).
Есть и третий компонент C - красный карлик класса MV,
обращающийся вокруг звезды A на расстоянии 73 а.е.

 

 

Авторы выбрали систему 16 Лебедя, которую считают ближайшей ( она удалена от Земли всего на 21,15 ±
0.09 парсек или 70 световых лет ) связанной парой звёзд — аналогов Солнца – HD 186408 и HD 186427.

Вблизи 16 Лебедя В в 1996 году был обнаружен газовый гигант с минимальной массой в 1,5 юпитерианской; тогда же было доказано, что аналогичной планеты-гиганта на короткопериодической орбите у 16 Лебедя А - нет.
Вообще говоря, в системе присутствует и третья звезда, тусклый красный карлик, но её слабое излучение не помешало спектроскопическим наблюдениям, выполненным на 2,7-метровом телескопе Обсерватории Макдональда в диапазоне 4 130 –10 000 Å.

 

Начало формирования юной планетной системы

 

Опираясь на результаты своих измерений и уже известные характеристики 16 Лебедя, астрономы вычислили массы компонентов системы, оказавшиеся равными 1,05 ± 0,02 и 1,00 ± 0,01 солнечной. Возраст 16 Лебедя А
и В был оценён в 7,15 ( +0,04, –1,03) и 7,26 ( +0,69, –0,33) миллиардов лет. Система, как видим, значительно старше Солнца, хотя во всём остальном её звёзды схожи с нашим светилом.

Основным итогом наблюдений стали рассчитанные для 25 разных элементов величины относительной распространённости в фотосфере. Как выяснилось, 16 Лебедя А превосходит своего компаньона по содержанию металлов, и одной из наиболее вероятных причин этого учёные называют образование газового гиганта у 16 Лебедя В.

 

 

Оценочный возраст 16 Лебедя А и В, а также всей системы в целом
( иллюстрация из Astrophysical Journal ).

ccылки:
- science.compulenta.ru /626058
- universetoday.com /87879/do-planets-rob-their-stars-of-metals

- iopscience.iop.org /0004-637X
- arxiv.org /PS_cache/arxiv/pdf/1107/1107.5814v1.pdf

 

_ Двое учёных из Калифорнийского университета в Санта-Крусе (США) смоделировали столкновение молодой Луны с её гипотетическим крупным компаньоном.

Такое событие сильно повлияло бы на эволюцию нашего спутника и обязательно оставило бы свой след на его поверхности. Это и интересовало авторов, пытавшихся объяснить, почему полушария Луны так сильно отличаются друг от друга: как известно, её ближняя ( видимая ) сторона, где группируются базальтовые моря, представляется относительно ровной, а обратная — гористой и сильно кратерированной. Кроме того, на обратной стороне кора имеет значительно бoльшую толщину, но калия (К), редкоземельных элементов
( rare-earth elements, REE ) и фосфора (Р) — элементов из группы, обозначаемой как KREEP, — здесь меньше.

Особенности лунной геологии можно связать с действием внутренних факторов — скажем, приливным нагревом или асимметричной кристаллизацией существовавшего в древние времена океана магмы.
Свою роль могло сыграть и какое-либо внешнее возмущение вроде того удара, следствием которого стало образование огромного бассейна Южный полюс — Эйткен.

 

Столкновение Луны с её компаньоном
( иллюстрация Martin Jutzi, Erik Asphaug ).

_ Американцы также рассмотрели вариант ударного воздействия, но в их модели столкновение приводит
не к ожидаемому появлению глубокого кратера, а к формированию дополнительного твёрдого слоя с такими площадью и толщиной, которые позволяют воспроизвести общий рельеф местности на обратной стороне Луны. Весь секрет в том, что налетающий модельный объект имеет большой диаметр, превышающий 1000 км,
и само столкновение происходит на малой скорости в 2–3 км/с.

«При таком выборе параметров доставленное на Луну вещество сразу заполняет новообразованный кратер и распределяется по её поверхности», — комментирует сотрудник Вашингтонского института Карнеги Джон Чемберс ( John Chambers ), не участвовавший в работе.

Компьютерное моделирование недр Луны показало, что в течение нескольких десятков миллионов лет у
Земли было два спутника, которые затем столкнулись. Один из них диаметром около 1000 километров
на достаточно небольшой скорости врезался в так называемую основную Луну.
В результате лавовые потоки сдвинулись на видимое с Земли полушарие, а с другой стороны возникли горы.

Возможность появления массивного компаньона Луны подтверждается расчётами столкновения Земли с протопланетой, по размерам схожей с Марсом (такой сценарий, напомним, предлагает наиболее популярная теория возникновения нашего спутника). «Партнёр» Луны мог достаточно долго — десятки миллионов лет — держаться в точках Лагранжа L4 или L5 на её орбите, позволяя большей части лунного океана магмы затвердеть. Вероятнее всего, последующее столкновение компаньонов было инициировано приливным взаимодействием, заставлявшим оба спутника отходить от Земли: удаляясь от планеты, они начинали чувствовать серьёзное гравитационное влияние Солнца, и точки Лагранжа больше не обеспечивали стабильность.

Поскольку слой магмы, богатый KREEP-элементами, должен был затвердевать последним, при ударе он вполне мог находиться в жидком состоянии и сдвинуться к ближней стороне Луны. Это предположение как нельзя лучше соответствует наблюдаемым характеристикам полушарий.
Кроме того кора спутника на обратной стороне толще на 50 километров, а также содержит больше калия, фосфора и редких элементов.

Имеющиеся экспериментальные данные не позволяют сделать выбор в пользу какой-то одной гипотезы о развитии Луны. Это могут подтвердить стартующие уже в сентябре 2011-го аппараты GRAIL ( Gravity Recovery and Interior Laboratory ) выполнят всю программу измерений и сумеют собрать с высоты около 55 километров над поверхностью всю информацию о внутреннем строении нашего спутника; помочь теоретикам могли бы и образцы пород, доставленные с обратной стороны Луны.