Bildekreditt: NASA
En undersøkelse av stjerner i nabolaget vårt har vist at de som er rike på metaller, som jern og titan, er fem ganger mer sannsynlig at planeter går i bane rundt dem. Debra Fisher fra University of California, Berkley, sier: “Hvis du ser på de metallrike stjernene, har 20 prosent planeter. Det er fantastisk. " (bidratt av Darren Osborne)
En sammenligning av 754 stjerner i nærheten som solen vår - noen med planeter og noen uten - viser definitivt at jo mer jern og andre metaller det er i en stjerne, jo større er sjansen for at det har en følgesvenn planet.
"Astronomer har sagt at bare 5 prosent av stjernene har planeter, men det er ikke en veldig presis vurdering," sier Debra Fischer, forskningsastronom ved University of California, Berkeley. "Vi vet nå at stjerner som er rikelig i tungmetaller, er fem ganger mer sannsynlig å ha i bane rundt planeter enn stjerner med metallmangel. Ser du på de metallrike stjernene, har 20 prosent planeter. Det er fantastisk. "
"Metallene er frøene som planeter dannes fra," la kollega Jeff Valenti, en assistentastronom ved Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Md, til.
Fischer vil presentere detaljer om analysen av henne og Valenti kl. 13:30. Australian Eastern Standard Time (AEST) mandag 21. juli på International Astronomical Union-møtet i Sydney, Australia.
Jern og andre elementer som er tyngre enn helium - det astronomer klumper sammen som "metaller" - er skapt av fusjonsreaksjoner inne i stjerner og sådd inn i det interstellare mediet av spektakulære supernovaeksplosjoner. Selv om metaller var ekstremt sjeldne i Melkeveis galakas tidlige historie, ble hver etterfølgende generasjon stjerner rikere med disse elementene, og økte sjansene for å danne en planet.
"Stjerner som dannes i dag, har mye større sannsynlighet for å ha planeter enn tidlige generasjoner av stjerner," sa Valenti. "Det er en planetarisk babyboom."
Etter hvert som antallet ekstrasolære planeter har vokst - omtrent 100 stjerner er nå kjent for å ha planeter - har astronomer lagt merke til at stjerner rik på metaller er mer sannsynlig å havneplaneter. En korrelasjon mellom en stjerners “metallisitet” - et mål på jernforekomst i en stjerners ytre lag som tyder på overflod av mange andre elementer, fra nikkel til silisium - hadde tidligere blitt antydet av astronomene Guillermo Gonzalez og Nuno Santos basert på undersøkelser av noen få dusin planetbærende stjerner.
Den nye undersøkelsen av metallforekomster av Fischer og Valenti er den første til å dekke en statistisk stor prøve på 61 stjerner med planeter og 693 stjerner uten planeter. Analysen deres gir tallene som viser en sammenheng mellom metallforekomst og planetdannelse.
”Folk har allerede sett ganske detaljert på de fleste av stjernene med kjente planeter, men de har i utgangspunktet ignorert de hundrevis av stjerner som ikke ser ut til å ha planeter. Disse under-verdsatte stjernene gir konteksten for å forstå hvorfor planeter dannes, sier Valenti, som er en ekspert på å bestemme den kjemiske sammensetningen av stjerner.
Dataene viser at stjerner som solen, hvis metallinnhold regnes som typisk for stjerner i nabolaget vårt, har 5 til 10 prosent sjanse for å ha planeter. Stjerner med tre ganger mer metall enn solen har 20 prosent sjanse for å huse planeter, mens de med 1/3 metallinnholdet i solen har omtrent 3 prosent sjanse for å ha planeter. De 29 mest metallfattige stjernene i prøven, alle med mindre enn 1/3 av solens metallforekomst, hadde ingen planeter.
"Disse dataene antyder at det er en terskelmetallisitet, og at ikke alle stjerner i galaksen vår har samme sjanse for å danne planetariske systemer," sa Fischer. Enten en stjerne har planetariske følgesvenner eller ikke, er en betingelse for dens fødsel. De med større innledende tildeling av metaller har en fordel i forhold til uten, en trend vi nå kan se tydelig med disse nye dataene. "
De to astronomene bestemte metallsammensetningen ved å analysere 1600 spektre fra mer enn 1000 stjerner før de smalere analysen til 754 stjerner som hadde blitt observert lenge nok til å styre en gassgigantisk planet inn eller ut. Noen av disse stjernene har blitt observert i 15 år av Fischer, Geoffrey Marcy, professor i astronomi ved UC Berkeley, og kollega Paul Butler, nå ved Carnegie-institusjonen i Washington, i deres systematiske søk etter ekstrasolære planeter rundt stjerner i nærheten. Alle 754 stjerner ble kartlagt i mer enn to år, nok tid til å avgjøre om en nærliggende, Jupiter-størrelse planet er til stede eller ikke.
Selv om overflatene til stjerner inneholder mange metaller, fokuserte astronomene på fem - jern, nikkel, titan, silisium og natrium. Etter fire år med analyse kunne astronomene gruppere stjernene etter metallsammensetning og bestemme sannsynligheten for at stjerner med en viss sammensetning har planeter. Med jern ble for eksempel stjernene rangert i forhold til jerninnholdet i solen, som er 0,0032%.
"Dette er den mest objektive undersøkelsen i sitt slag," understreket Fischer. "Det er unikt fordi alle metallforekomstene ble bestemt med samme teknikk, og vi analyserte alle stjernene på prosjektet vårt med mer enn to års data."
.
Fischer sa at de nye dataene antyder hvorfor metallrike stjerner sannsynligvis vil utvikle planetariske systemer når de dannes. Dataene stemmer overens med hypotesen om at tyngre elementer holder seg lettere, slik at det kan dannes støv, bergarter og etter hvert planetkjerner rundt nyantennede stjerner. Siden den unge stjernen og den omkringliggende skiven med støv og gass ville ha samme sammensetning, gjenspeiler metallsammensetningen observert fra stjernen overfloden av råvarer, inkludert tungmetaller, som er tilgjengelige på disken for å bygge planeter. Dataene indikerer et tilnærmet lineært forhold mellom mengde metaller og sjansen for å huse planeter.
"Disse resultatene forteller oss hvorfor noen av stjernene i Melkeveis galaksen har planeter, mens andre ikke har det," sa Marcy. "Tungmetallene må klumpe seg sammen for å danne bergarter som selv klumper seg i de solide kjernene til planeter."
Forskningen fra Fischer og Valenti støttes av National Aeronautics and Space Administration, National Science Foundation, Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) i Storbritannia, Anglo-Australian Observatory, Sun Microsystems, Keck Observatory og the University of California's Lick Observatories.
Originalkilde: Berkeley News Release
