Źródło zdjęcia: NASA
Badanie gwiazd w naszym sąsiedztwie wykazało, że te bogate w metale, takie jak żelazo i tytan, pięciokrotnie częściej mają wokół siebie planety. Debra Fisher z University of California, Berkley, mówi: „Jeśli spojrzysz na gwiazdy bogate w metale, 20 procent ma planety. To oszałamiające ”. (autor: Darren Osborne)
Porównanie 754 pobliskich gwiazd, takich jak nasze Słońce - niektóre z planetami, a niektóre bez nich - pokazuje zdecydowanie, że im więcej żelaza i innych metali jest w gwieździe, tym większa szansa, że ma planetę towarzyszącą.
„Astronomowie twierdzą, że tylko 5 procent gwiazd ma planety, ale to nie jest bardzo dokładna ocena”, powiedziała Debra Fischer, astronom badawczy z University of California, Berkeley. „Wiemy teraz, że gwiazdy obfite w metale ciężkie są pięć razy bardziej narażone na krążenie wokół planet niż gwiazdy pozbawione metali. Jeśli spojrzysz na gwiazdy bogate w metale, 20 procent ma planety. To oszałamiające ”.
„Metale są ziarnem, z którego tworzą się planety”, dodał kolega Jeff Valenti, asystent astronoma z Space Telescope Science Institute (STScI) w Baltimore, MD.
Fischer przedstawi szczegóły analizy przeprowadzonej przez nią i Valentiego o 13:30. Australian Eastern Standard Time (AEST) w poniedziałek, 21 lipca, na spotkaniu Międzynarodowej Unii Astronomicznej w Sydney w Australii.
Żelazo i inne pierwiastki cięższe od helu - co astronomowie zbierają razem jako „metale” - powstają w wyniku reakcji syntezy jądrowej w gwiazdach i wysiewane do ośrodka międzygwiezdnego przez spektakularne wybuchy supernowych. Tak więc, chociaż metale były niezwykle rzadkie we wczesnej historii galaktyki Drogi Mlecznej, z czasem każde kolejne pokolenie gwiazd wzbogacało się w te pierwiastki, zwiększając szanse na powstanie planety.
„Formujące się dziś gwiazdy znacznie częściej mają planety niż gwiazdy wczesnych generacji” - powiedział Valenti. „To planetarny wyż demograficzny”.
W miarę wzrostu liczby planet pozasłonecznych - obecnie wiadomo, że około 100 gwiazd ma planety - astronomowie zauważyli, że gwiazdy bogate w metale są bardziej skłonne do przechowywania planet. Korelacja między „metalicznością” gwiazdy - miarą obfitości żelaza w zewnętrznej warstwie gwiazdy, która wskazuje na obfitość wielu innych pierwiastków, od niklu do krzemu - została wcześniej zasugerowana przez astronomów Guillermo Gonzalez i Nuno Santos na podstawie badań kilkadziesiąt gwiazd z planetami.
Nowe badanie obfitości metali przeprowadzone przez Fischera i Valentiego jest pierwszym, które obejmuje statystycznie dużą próbkę 61 gwiazd z planetami i 693 gwiazdami bez planet. Ich analiza dostarcza liczb, które dowodzą korelacji między obfitością metali a powstawaniem planet.
„Ludzie patrzyli już dość szczegółowo na większość gwiazd ze znanymi planetami, ale w zasadzie zignorowali setki gwiazd, które wydają się nie mieć planet. Te niedoceniane gwiazdy stanowią kontekst do zrozumienia, dlaczego powstają planety ”- powiedział Valenti, który jest ekspertem w określaniu składu chemicznego gwiazd.
Dane pokazują, że gwiazdy takie jak słońce, których zawartość metalu jest uważana za typową dla gwiazd w naszym sąsiedztwie, mają od 5 do 10 procent szans na posiadanie planet. Gwiazdy z trzykrotnie większą ilością metalu niż Słońce mają 20 procent szans na schronienie planet, podczas gdy gwiazdy z 1/3 zawartością metalu w słońcu mają około 3 procent szans na posiadanie planet. 29 najbardziej ubogich w metal gwiazd w próbce, wszystkie z mniej niż 1/3 obfitości metalu w słońcu, nie miały planet.
„Dane te sugerują, że istnieje metaliczność progowa, a zatem nie wszystkie gwiazdy w naszej galaktyce mają taką samą szansę na powstanie układów planetarnych” - powiedział Fischer. „To, czy gwiazda ma towarzyszy planetarnych, jest warunkiem jej narodzin. Osoby z większym początkowym przydziałem metali mają przewagę nad tymi bez nich, trend, który teraz możemy wyraźnie zobaczyć dzięki tym nowym danym ”.
Obaj astronomowie określili skład metalu, analizując 1600 widm z ponad 1000 gwiazd, a następnie zawęzili analizę do 754 gwiazd, które zaobserwowano na tyle długo, by rządzić planetą gazową. Niektóre z tych gwiazd obserwowali od 15 lat Fischer, Geoffrey Marcy, profesor astronomii na Uniwersytecie Berkeley i kolega Paul Butler, obecnie z Carnegie Institution of Washington, w ich systematycznych poszukiwaniach planet pozasłonecznych wokół pobliskich gwiazd. Wszystkie 754 gwiazdy były badane przez ponad dwa lata, wystarczająco długo, aby ustalić, czy istnieje bliska planeta wielkości Jowisza, czy nie.
Chociaż powierzchnie gwiazd zawierają wiele metali, astronomowie skupili się na pięciu - żelazie, niklu, tytanie, krzemie i sodzie. Po czterech latach analizy astronomowie byli w stanie pogrupować gwiazdy według składu metalu i ustalić prawdopodobieństwo, że gwiazdy o określonym składzie mają planety. Na przykład w przypadku żelaza gwiazdy zostały uszeregowane względem zawartości żelaza w słońcu, która wynosi 0,0032%.
„To najbardziej bezstronna ankieta tego rodzaju” - podkreślił Fischer. „Jest wyjątkowy, ponieważ wszystkie obfitości metali zostały ustalone przy użyciu tej samej techniki i przeanalizowaliśmy wszystkie gwiazdy w naszym projekcie z danymi z ponad dwóch lat.”
.
Fischer powiedział, że nowe dane sugerują, dlaczego bogate w metale gwiazdy mogą rozwijać układy planetarne w miarę ich powstawania. Dane są zgodne z hipotezą, że cięższe pierwiastki łatwiej się sklejają, umożliwiając powstawanie pyłu, skał i ewentualnie rdzeni planetarnych wokół nowo zapalonych gwiazd. Ponieważ młoda gwiazda i otaczający ją krążek pyłu i gazu miałyby ten sam skład, obserwowany przez nią skład metalu odzwierciedla bogactwo surowców, w tym metali ciężkich, dostępnych na dysku do budowy planet. Dane wskazują prawie liniowy związek między ilością metali i szansą na schronienie planet.
„Te wyniki mówią nam, dlaczego niektóre gwiazdy w naszej galaktyce Drogi Mlecznej mają planety, a inne nie” - powiedziała Marcy. „Metale ciężkie muszą się zlepiać, tworząc skały, które same zbijają się w stałe jądra planet”.
Badania Fischera i Valenti są wspierane przez National Aeronautics and Space Administration, National Science Foundation, Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) w Wielkiej Brytanii, Anglo-Australian Observatory, Sun Microsystems, Keck Observatory i University of California's Lick Observatories.
Oryginalne źródło: Berkeley News Release
