Изображение предоставлено NASA
Обследование звезд в нашем районе показало, что те, кто богаты металлами, такими как железо и титан, в пять раз чаще имеют планеты, вращающиеся вокруг них. Дебра Фишер из Калифорнийского университета в Беркли говорит: «Если вы посмотрите на звезды, богатые металлами, у 20 процентов есть планеты. Это потрясающе. (предоставлено Дарреном Осборном)
Сравнение 754 соседних звезд, таких как наше Солнце - некоторые с планетами, а некоторые без них, окончательно показывает, что чем больше железа и других металлов в звезде, тем больше вероятность того, что у нее есть планета-компаньон.
«Астрономы говорят, что только 5 процентов звезд имеют планеты, но это не очень точная оценка», - сказала Дебра Фишер, астроном-исследователь из Калифорнийского университета в Беркли. «Теперь мы знаем, что звезды, которые богаты тяжелыми металлами, имеют в пять раз больше шансов укрыть орбитальные планеты, чем звезды с недостатком металлов. Если вы посмотрите на звезды, богатые металлом, у 20 процентов есть планеты. Это потрясающе.
«Металлы - это семена, из которых формируются планеты», - добавил коллега Джефф Валенти, помощник астронома в Научном институте космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд.
Фишер представит подробности анализа, проведенного ею и Валенти в 13:30. Австралийское восточное стандартное время (AEST) в понедельник, 21 июля, на заседании Международного астрономического союза в Сиднее, Австралия.
Железо и другие элементы, более тяжелые, чем гелий, - то, что астрономы объединяют в «металлы», - создаются реакциями синтеза внутри звезд и высеваются в межзвездную среду в результате впечатляющих взрывов сверхновых. Таким образом, хотя металлы были чрезвычайно редкими в ранней истории галактики Млечный Путь, со временем каждое последующее поколение звезд становилось богаче этими элементами, увеличивая шансы на формирование планеты.
«У звезд, формирующихся сегодня, гораздо больше шансов иметь планеты, чем у ранних поколений звезд», - сказал Валенти. «Это планетарный бэби-бум».
По мере того, как число планет, находящихся вне солнечной системы, возросло - теперь известно, что около 100 звезд имеют планеты, - астрономы заметили, что звезды, богатые металлами, с большей вероятностью укрывают планеты. Корреляция между «металличностью» звезды - мерой содержания железа во внешнем слое звезды, которая свидетельствует об изобилии многих других элементов, от никеля до кремния, - ранее была предложена астрономами Гильермо Гонсалесом и Нуно Сантосом на основе исследований несколько десятков звезд, несущих планеты.
Новый обзор содержания металлов Фишером и Валенти является первым, который охватывает статистически большую выборку из 61 звезды с планетами и 693 звезды без планет. Их анализ дает цифры, которые доказывают корреляцию между изобилием металлов и образованием планет.
«Люди уже достаточно подробно рассмотрели большинство звезд с известными планетами, но в основном они игнорировали сотни звезд, у которых, кажется, нет планет. Эти недооцененные звезды обеспечивают контекст для понимания того, почему образуются планеты », - сказал Валенти, эксперт по определению химического состава звезд.
Данные показывают, что звезды, подобные солнцу, содержание металла в котором считается типичным для звезд в нашем районе, имеют 5-10% вероятности иметь планеты. Звезды с металлом в три раза больше, чем у Солнца, имеют 20-процентную вероятность укрытия планет, в то время как звезды с 1/3 содержанием металла в Солнце имеют около 3-процентной вероятности наличия планет. 29 самых бедных металлом звезд в выборке, все с менее чем 1/3 солнечного содержания металла, не имели планет.
«Эти данные предполагают, что существует пороговая металличность, и поэтому не все звезды в нашей галактике имеют одинаковую вероятность формирования планетных систем», - сказал Фишер. «Есть ли у звезды планетные спутники или нет, это условие ее рождения. Те, у кого больше начального количества металлов, имеют преимущество перед теми, у кого нет, и сейчас мы можем четко видеть эту тенденцию с помощью этих новых данных ».
Два астронома определили состав металла, проанализировав 1600 спектров от более чем 1000 звезд, прежде чем сузить анализ до 754 звезд, которые наблюдались достаточно долго, чтобы править или отклонять планету газового гиганта. Некоторые из этих звезд наблюдались в течение 15 лет Фишером, Джеффри Марси, профессором астрономии в Калифорнийском университете в Беркли, и коллегой Полом Батлером, в настоящее время работающим в Вашингтонском институте Карнеги, в ходе их систематического поиска внесолнечных планет вокруг соседних звезд. Все 754 звезды были обследованы в течение более двух лет, достаточно времени, чтобы определить, присутствует ли близкая планета размером с Юпитер или нет.
Хотя поверхности звезд содержат много металлов, астрономы сосредоточились на пяти - железо, никель, титан, кремний и натрий. После четырех лет анализа астрономы смогли сгруппировать звезды по составу металла и определить вероятность того, что звезды определенного состава имеют планеты. Например, в случае железа звезды были ранжированы относительно содержания железа в солнце, которое составляет 0,0032%.
«Это самый объективный опрос в своем роде», - подчеркнул Фишер. «Это уникально, потому что все содержания металлов были определены одним и тем же методом, и мы проанализировали все звезды в нашем проекте с данными за более чем два года».
.
Фишер сказал, что новые данные показывают, почему богатые металлом звезды, вероятно, будут развивать планетные системы по мере их образования. Данные согласуются с гипотезой о том, что более тяжелые элементы легче слипаются, позволяя пыли, камням и, в конечном итоге, планетарным ядрам образовываться вокруг недавно воспламеняющихся звезд. Поскольку молодая звезда и окружающий диск из пыли и газа будут иметь одинаковый состав, состав металла, наблюдаемый со звездой, отражает обилие сырья, включая тяжелые металлы, имеющееся в диске для создания планет. Данные указывают на почти линейную зависимость между количеством металлов и вероятностью укрытия планет.
«Эти результаты говорят нам, почему некоторые звезды в нашей галактике Млечный Путь имеют планеты, а другие нет», - сказала Марси. «Тяжелые металлы должны слипаться вместе, чтобы образовать камни, которые сами слипаются в твердые ядра планет».
Исследования Фишера и Валенти поддерживаются Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства, Национальным научным фондом, Советом по физике частиц и астрономии (PPARC) в Великобритании, Англо-Австралийской обсерваторией, Sun Microsystems, Обсерваторией Кека и Обсерватории Лик Калифорнийского университета.
Первоисточник: Пресс-релиз Беркли
