Konstnärsvy av en stor planet som snart kommer att slukas av dess stjärna. Kredit:NASA, ESA och G. Bacon (STScI). Science Credit:NASA, ESA och C. Haswell (The Open University, Storbritannien)
De allra flesta stjärnor har planeter. Det vet vi från observationer av exoplanetära system. Vi vet också att vissa stjärnor inte har planeter, och kanske har de aldrig haft planeter. Detta väcker en intressant fråga. Anta att vi ser en gammal stjärna som inte har några planeter. Hur vet vi om vi någonsin gjorde det? Kanske förlorade stjärnan sina planeter när en annan stjärna närmade sig, eller så spiralerade planeterna inåt och förtärdes som Chronos åt sina barn. Hur skulle vi kunna säga det? En nyligen genomförd studie om arXiv svarar på hälften av den frågan.
Det hela beror på ett udda litet element som kallas litium.
Litium är det tredje grundämnet i det periodiska systemet. Även om de flesta av de atomer som bildades under Big Bang var väte och helium, bildades spårmängder av litium från Big Bang. Ungefär en atom på tio miljarder så den nuvarande modellen går. Men det visar sig att det finns mindre litium i universum än du förväntar dig. Det beror på att medan andra grundämnen som kol, syre och järn skapas i hjärtan på stora stjärnor, förstörs litium. Det är en effekt som kallas litiumbränning, och det betyder att äldre stjärnor vanligtvis inte har mycket litium i atmosfären.
Astronomer använder denna effekt för att skilja mellan bruna dvärgar med hög massa och stjärnor med låg massa. Om det finns mycket litium i atmosfären, så sker inte fusion, och det är en brun dvärg. Inte mycket litium och du har en stjärna. Men vissa stjärnor har atmosfäriskt litium. De är tydligt tillräckligt stora och varma nog att genomgå fusion, och de har inte bränt ut litium ur atmosfären. Så vad ger?
Modellerade överflöd för en stjärna som förbrukar en planet kontra en som inte gör det. Kredit:Savilla, J., et al.
Den vanliga hypotesen har varit att dessa ovanliga stjärnor måste genomgå någon ovanlig intern blandning som på något sätt förhindrar litium från att cirkulera in i stjärnans inre där det kan konsumeras. Den senaste studien föreslår ett alternativ. Kanske råkade dessa stjärnor konsumera sina unga planeter istället.
Eftersom planeter inte bränner litium när en planet äts av en stjärna tillsätts dess litium i stjärnans blandning. Teamet simulerade hur det tillsatta litiumet skulle bete sig i en stjärnas inre, och hur lång tid det skulle ta att blekna från stjärnans övre lager. De fann att mindre röda dvärgstjärnor är ganska effektiva för att bränna det nya litiumet. Because a small star has large convection zones that mix its interior really well, within a few hundred million years the new lithium is depleted. But for larger, more sun-like stars, lithium can hang around for billions of years. Long after a planet is consumed, its lithium is still present in the stellar atmosphere.
So if we see an old sun-like star with lithium in its atmosphere, it's quite possible it once had planets. Stellar lithium seems to be a good sign of a sated star after a planetary meal. + Utforska vidare
