Korelacja między ciężkimi pierwiastkami w tranzycie planet a metalicznością ich rodziców. Źródło zdjęcia: A&A. Kliknij, aby powiększyć
Spośród 188 odkrytych planet pozasłonecznych 10 to tranzyty; widzimy ich, ponieważ ściemniają swoją gwiazdę macierzystą, gdy przechodzą przed nią. Daje to astronomom możliwość zbadania rzeczywistego składu tych planet. Europejscy astronomowie odkryli, że zawartość metali w tych „gorących Jowiszach” zależy od ilości metalu w ich macierzystej gwieździe, co zmienia rozmiar ich rdzeni.
Zespół europejskich astronomów, kierowany przez T. Guillota (CNRS, Observatoire de la Cote d’Azur, Francja), opublikuje nowe badanie fizyki pegidów (znane również jako gorące Jowisz) w Astronomy & Astrophysics. Odkryli, że ilość ciężkich pierwiastków w pegazach jest skorelowana z metalicznością ich gwiazd macierzystych. To pierwszy krok w zrozumieniu fizycznej natury planet pozasłonecznych.
Do tej pory astronomowie odkryli 188 planet pozasłonecznych, z których 10 znanych jest jako „planety tranzytowe”. Planety te przechodzą między swoją gwiazdą a nami na każdej orbicie. Biorąc pod uwagę obecne ograniczenia techniczne, jedyne planowane tranzytowe planety, które można wykryć, to gigantyczne planety krążące blisko swojej gwiazdy macierzystej znane jako „gorące Jowisz” lub Pegidy. Dziesięć znanych do tej pory planet tranzytowych ma masy od 110 do 430 mas Ziemi (dla porównania Jowisz z 318 masami Ziemi jest najbardziej masywną planetą w naszym Układzie Słonecznym).
Chociaż rzadkie, planety w tranzycie są kluczem do zrozumienia formacji planet, ponieważ są jedynymi, dla których można określić zarówno masę, jak i promień. Zasadniczo uzyskana średnia gęstość może ograniczyć ich globalny skład. Jednak przełożenie średniej gęstości na globalną kompozycję wymaga dokładnych modeli wewnętrznej struktury i ewolucji planet. Sytuację utrudnia nasza stosunkowo słaba wiedza na temat zachowania się materii pod wysokim ciśnieniem (ciśnienie we wnętrzach gigantycznych planet jest ponad milion razy większe niż ciśnienie atmosferyczne na Ziemi). Spośród dziewięciu planet tranzytowych znanych do kwietnia 2006 r. Tylko najmniej masywny mógł być zadowalająco określony. Wykazano, że posiada masywny rdzeń z ciężkich pierwiastków, około 70 razy większy od masy Ziemi, z 40-masową otoczką wodoru i helu. Z pozostałych ośmiu planet odkryto, że sześć składa się głównie z wodoru i helu, takich jak Jowisz i Saturn, ale nie można było określić ich masy rdzenia. Dwa ostatnie okazały się zbyt duże, aby można je było wyjaśnić prostymi modelami.
Uważając je za zespół po raz pierwszy i uwzględniając anomalnie duże planety, Tristan Guillot i jego zespół odkryli, że dziewięć planet w tranzycie ma jednorodne właściwości, o masie rdzenia od 0 (bez rdzenia lub małej) w górę do 100-krotności masy Ziemi i otaczającej otoczki wodoru i helu. Niektóre Pegasidy powinny zatem zawierać większe ilości ciężkich pierwiastków niż oczekiwano. Porównując masę ciężkich pierwiastków w Pegasidach z metalicznością gwiazd macierzystych, odkryli również, że istnieje korelacja z planetami urodzonymi wokół gwiazd, które są tak bogate w metale jak nasze Słońce i które mają małe rdzenie, podczas gdy planety krążą wokół gwiazd które zawierają dwa do trzech razy więcej metali, mają znacznie większe rdzenie. Ich wyniki zostaną opublikowane w Astronomy & Astrophysics.
Modele powstawania planet nie przewidziały dużych ilości ciężkich pierwiastków znalezionych w ten sposób na wielu planetach, więc wyniki te sugerują, że wymagają one przeglądu. Korelacja między kompozycją gwiezdną i planetarną musi zostać potwierdzona przez dalsze odkrycia planet w tranzycie, ale praca ta jest pierwszym krokiem w badaniu fizycznej natury planet pozasłonecznych i ich powstawania. To by wyjaśniało, dlaczego tranzyt planet jest tak trudny do znalezienia. Ponieważ większość pegazidów ma stosunkowo duże rdzenie, są one mniejsze niż oczekiwano i trudniejsze do wykrycia podczas transportu przed ich gwiazdami. W każdym razie jest to bardzo obiecujące dla misji kosmicznej CNOT COROT, która ma zostać uruchomiona w październiku, która powinna odkryć i doprowadzić do scharakteryzowania dziesiątek planet w tranzycie, w tym mniejszych planet i planet krążących zbyt daleko od swojej gwiazdy, aby można ją było wykryć z ziemi .
Co z dziesiątą planetą tranzytową? XO-1b został ogłoszony bardzo niedawno i okazuje się również, że jest to anomalnie duża planeta krążąca wokół gwiazdy metalicznej Słońca. Modele sugerują, że ma on bardzo mały rdzeń, dzięki czemu to nowe odkrycie wzmacnia proponowaną korelację metaliczności między gwiazdami a planetami.
Oryginalne źródło: NASA Astrobiology
