Инопланетные звезды и их планеты имеют удивительную связь
Понимание конкретного содержания железа на планете полезно для оценки ее потенциальной важности для дальнейших наблюдений, включая ее потенциальную обитаемость. Если экзопланета находится не слишком близко к своей звезде, присутствие большого количества железа в ее составе может указывать на то, что у нее стабильное магнитное поле. Некоторые астрономы считают, что такое поле снижает потери воды на планете, что увеличивает шансы на существование сложных форм жизни.
Астрофизики обнаружили корреляцию между химическим составом скалистых экзопланет и звезд, вокруг которых они вращаются. Согласно оценкам, основанным на плотности планет, для суперземли стехиометрическое соотношение железа и силикатов в составе планет оказалось связано с составом протопланетного диска.
Это относится к таким планетам, как Венера, Земля и Марс. Однако на планетах, подобных Меркурию, железа было гораздо больше. Авторы работы объясняют это несоответствие другим механизмом образования.
Какая связь между химическим составом звезд и планет?
Развитие звездных систем
В процессе развития звездных систем и сама центральная звезда, и планеты вокруг нее формируются из одного и того же материала. Поэтому ученые считают, что химический состав звезды и планет вокруг нее должен зависеть от состава протопланетного диска и, соответственно, коррелировать между собой.
Отношение железа к силикатам
Например, в протосолнечном диске стехиометрическое соотношение железа и силикатов согласно теоретической модели составляет примерно 1: 2. Практически такое же соотношение характерно для Венеры, Земли и Марса. Однако Меркурий в эту модель не вписывается – для этой планеты это соотношение практически противоположное.
В центре внимания последнего исследования
Чтобы проверить, как элементный состав звезды коррелирует с элементным составом планет вокруг нее, астрофизики под руководством Вардана Адибекяна из Университета Порту изучили солнечноподобные звезды спектральных классов F, G и K и близлежащие к ним экзопланеты.
Температура этих звезд составляет от 3800 до 7400 Кельвинов, а их спектры содержат множество линий металлов: в частности, железа, кальция, титана и хрома. Для тяжелых элементов в звездах главной последовательности состав атмосферы, который можно определить по спектру, примерно соответствует составу всей звезды.
Цели исследования
Всего ученые проанализировали спектры 21 звезды и плотность 32 небольших экзопланет вокруг них, по массе не превышающих десяти масс Земли. На основании этих данных астрофизики определили в их составе соотношение магния, кремния и железа. Затем ученые рассчитали зависимость плотности и состава планет от состава центральной звезды.
Полученные результаты
Статистический анализ показал, что для скалистых экзопланет земного типа действительно существует корреляция между составом звезды и плотностью планет, а также между составом звезды и составом планет.
Это, однако, основано на двух предположениях: что железо есть только в ядре планеты или что железо есть как в ядре планеты, так и в ее мантии. Правда, на планетах железа было больше, чем в звездах. Авторы работы считают, что это несоответствие является следствием процесса формирования планет и связано с тем, что ближе к звезде доля железа при конденсации вещества должна быть выше.
Супер-Меркурий
Кроме того, ученые обнаружили, что их модель не работает для пяти планет из всего набора 32. Это Меркурий и его более тяжелые аналоги – ученые назвали эти планеты супер-Меркурий. Астрофизики предполагают, что механизм образования этих планет отличался от механизма образования земных экзопланет и включал множественные столкновения и лишение мантии планет.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
