Niektóre układy planetarne nie przepadają za metalami

Ilustracja przedstawiająca kompaktowy układ planetarny. Badacze odkryli, że takie układy powstają częściej wokół gwiazd z mniejszą zawartością metali niż nasze Słońce. Źródło: Michael S. Helfenbein/Yale University

Niewielkie układy planetarne z wieloma planetami nie przepadają za metalami – tu mamy na myśli żelazo, a nie Iron Maiden – wskazują wyniki najnowszych badań przeprowadzonych przez naukowców z Uniwersytetu Yale.

Badacze z Yale oraz Flatiron Institute odkryli, że kompaktowe układy planetarne posiadające wiele planet częściej formują się wokół gwiazd o niższej zawartości metali ciężkich niż nasze Słońce. Wyniki te nie zgadzają się z wieloma obecnie prowadzonymi badaniami, które skupiają się na gwiazdach o wyższej metaliczności.

Zespół badawczy przyjrzał się 700 gwiazdom i krążącym wokół nich planetom. Wyniki obserwacji opublikowano właśnie w periodyku Astrophysical Journal Letters. W swojej pracy badacze postrzegali każdy pierwiastek cięższy od helu – w tym żelazo, krzem, magnez i węgiel – jako metal ciężki.

“Skupiliśmy się na żelazie” mówi główny autor opracowania John Michael Brewer, badacz z Yale, który współpracuje z profesor astronomii Debrą Fischer. “To wszystko są pierwiastki, z których powstają małe skaliste planety”.

Według Brewera obfitość kompaktowych, wieloplanetarnych układów planetarnych wokół gwiazd o niskiej metaliczności wskazuje na kilka rzeczy.

Po pierwsze, może to wskazywać, że jest wiele więcej takich układów niż wcześniej zakładaliśmy. Do niedawna, instrumenty badawcze nie miały wystarczającej precyzji do wykrywania mniejszych planet, a więc skupiały się na wykrywaniu większych planet. Teraz, wraz z powstaniem takich instrumentów jak opracowany przez zespół Fischera z Yale spektrometru EXPRES (Extreme Precision Spectrometer), astronomowie będą w stanie odkrywać mniejsze planety.

Dodatkowo według Brewera nowe wyniki wskazują, że małe układy planetarne mogą stanowić najwcześniejszy typ układu planetarnego, przez co są one idealnym miejscem do poszukiwania życia na innych planetach. “Gwiazdy o niskiej metaliczności istnieją znacznie dłużej niż te o wyższej metaliczności” mówi Brewer. “To przy nich możemy znaleźć pierwsze planety, które uformowały się we wszechświecie”.

Fischer, który jest współautorem artykułu, dowiódł w 2005 roku, że wyższa metaliczność w gwiazdach zwiększa prawdopodobieństwo powstania dużych planet podobnych do Jowisza. Wyniki te silnie wspierają model akrecji jądra jako procesu powstawania gazowych olbrzymów.

Zrozumienie procesów formowania mniejszych planet okazało się trudniejsze.

“Nasze zaskakujące wyniki, wskazujące, że kompaktowe układy wielu mniejszych planet częściej powstają wokół gwiazd o niższej metaliczności wskazują na nową, istotną wskazówkę na drodze do zrozumienia najpowszechniej występujących układów planetarnych w naszej galaktyce” mówi współautor pracowania Songhu Wang z Yale.

Kolejnym interesującym faktem według badaczy jest związek stosunku obfitości żelaza do krzemu z narodzinami planet. Nowe badania wskazują na wysoki stosunek krzemu do żelaza w gwiazdach o niższej metaliczności.

“Krzem może być tym tajemniczym składnikiem” mówi Fischer. “Stosunek obfitości krzemu do żelaza działa niczym termostat w procesie powstawania planet. Gdy stosunek ten rośnie, natura podkręca tempo formowania małych planet skalistych”.

Źródło: Yale University