U kemijskom sastavu dviju gotovo jednakih zvijezda astronomi su pronašli trag njihove burne planetarne prošlosti. Jedna od njih sadrži više berilija, litija i elemenata uobičajenih u stjenovitim planetima nego zvijezda pratiteljica. Najjednostavnije objašnjenje jest da je u sebe uvukla planetarni materijal čija bi masa mogla premašivati masu jedanaest Zemalja.
Riječ je o dvojnom sustavu HD 129171 i HD 129209. Zvijezde su slične Suncu, nastale iz istog oblaka plina i prašine pa bi trebale imati gotovo jednak početni kemijski sastav. Ta je sličnost istraživačima poslužila kao prirodna usporedba: razliku koju vide u jednoj zvijezdi teško bi mogli uočiti i protumačiti bez njezine pratiteljice.
Berilij ostavlja dugotrajan kemijski trag
Međunarodni tim predvođen istraživačima sa Sveučilišta u São Paulu analizirao je spektre zvijezda instrumentom UVES na Europskom južnom opservatoriju (ESO) u Čileu. Spektrograf razlaže svjetlost na pojedine valne duljine. Iz karakterističnih linija u spektru može se zaključiti koji se elementi nalaze u atmosferi zvijezde.
U HD 129171 izmjerene su veće količine željeza, magnezija, silicija, kalcija i titana – elemenata koji su česti u stjenovitim planetima. U istoj je zvijezdi pronađeno i više litija i berilija, dok njezina pratiteljica HD 129209 takvo obogaćenje nema.
Berilij je osobito vrijedan trag. Za razliku od mnogih elemenata, ne nastaje u uobičajenim procesima nuklearne fuzije u unutrašnjosti zvijezde. U svemiru nastaje kada čestice velike energije razbijaju jezgre težih elemenata. Kad dospije u vanjske slojeve zvijezde, berilij se ondje može zadržati dulje od litija, koji se lakše uništava u vrućoj unutrašnjosti.
Jedan planet ili niz manjih tijela?
Usporedba dviju zvijezda pokazuje da je HD 129171 tijekom razvoja primila materijal koji izvorno nije bio dio njezina sastava. Modeli količine i sastava upućuju na ukupnu masu veću od mase jedanaest Zemalja. To nije izravna snimka progutanog planeta, nego zaključak izveden iz kemijskog sastava zvjezdane atmosfere.
Autori ne mogu utvrditi je li u zvijezdu pao jedan velik planet ili veći broj manjih tijela. Kada se materijal pomiješa u vanjskim slojevima zvijezde slične Suncu, njegov se izvorni obrazac izgubi. Isti bi spektar mogao nastati nakon gutanja planeta, više protoplaneta ili brojnih ostataka nastalih sudarima.
Put prema takvom događaju može početi gravitacijskim poremećajem. Susreti planeta, utjecaj zvijezde pratiteljice ili postupna promjena orbite mogu tijelo izbaciti iz stabilne putanje. Planet tada može prijeći na vrlo izduženu orbitu, sudariti se s drugim tijelom ili završiti u zvijezdi.
Što kemijski trag govori o planetarnim sustavima
Rezultat je zanimljiv i zbog pitanja koliko su stabilni sustavi poput našeg. U Sunčevu sustavu veliki planeti kruže po razmjerno pravilnim orbitama, a stjenoviti svjetovi ostali su odvojeni od Sunca. Simulacije nastanka planeta pokazuju da takav raspored nije jedini mogući ishod. U mnogim mladim sustavima gravitacijske interakcije mogu biti dovoljno snažne da promijene orbite i pošalju dio materijala prema zvijezdi.
To ne znači da su planetarni sustavi koji gutaju svoje planete pravilo, niti da je HD 129171 jedini takav primjer. Studija pokazuje kako se usporedba dviju zvijezda iz istog sustava može iskoristiti kao referenca: pratiteljica čuva približan početni sastav, a razlika u drugoj zvijezdi otkriva što joj se poslije dogodilo.
Sličan trag pronađen je i u drugim zvijezdama: u ranijoj analizi litij u crvenim patuljcima poslužio je kao znak mogućeg gutanja stjenovitih planeta. Novo istraživanje pokazuje da bi berilij mogao biti dugotrajniji kemijski trag, osobito kada se promatraju zvijezde koje su rođene zajedno.
Studija je objavljena u časopisu Astronomy & Astrophysics. Autori naglašavaju da kemijski sastav daje snažan trag o gutanju planetarnog materijala, ali sam po sebi ne otkriva točan broj ni veličinu tijela koja su nestala u zvijezdi.
