Екзопланети: склад газового гіганта не визначається його зіркою

Несподіваний результат аналізу складу екзопланет-газових гігантів та їхніх зірок-господарів показує на відсутність кореляції між їхнім складом, коли річ йде про елементи, тяжчі ніж водень та гелій.

Про це говориться в новій роботі, очолюваної Джоанні Теске з Інституту наук Карнегі, повідомляють у виші. Зазначається, що це відкриття має важливе значення для нашого розуміння процесу формування планет.

У своїй молодості планети оточені диском з пилу і газу, що обертається. Астрономи давно замислювалися над тим, наскільки склад зірки визначає сировину, з якої будуються планети, - питання, яке найкраще досліджувати зараз, коли ми знаємо, що галактика кишить екзопланетами.

"Розуміння взаємозв'язку між хімічним складом зірки та її планет може допомогти пролити світло на процес формування планет", - пояснює Теске.

Наприклад, попередні дослідження показали, що планети-газові гіганти частіше виникають навколо зірок з більш високою концентрацією важких елементів, які не є воднем та гелієм. Це, як вважається, є доказом однієї з основних конкуруючих теорій про те, як формуються планети, яка припускає, що планети-газові гіганти будувалися від повільного нагромадження дискового матеріалу до тих пір, поки не сформується ядро, яке приблизно в 10 разів перевищує масу Землі. У цей момент зародкова суцільна планетарна внутрішність здатна оточити себе газами гелієм та воднем, народжуючи зрілу планету-гігант.

"У попередній роботі розглядався взаємозв'язок між присутністю планет і тим, скільки заліза міститься в зірці-господарі, але ми хотіли розширити це, щоб включити вміст важких елементів самих планет, і розгледіти більше, ніж тільки залізо", - пояснив співавтор Даніель Торнгрен, який виконав більшу частину роботи у якості аспіранта в Каліфорнійському університеті в Санта-Крус і зараз знаходиться в Університеті Монреаля.

Теске, Торнгрен та їхні колеги - Джонатан Фортні з Каліфорнійського університету в Санта-Крус, Наталі Гінкель з Південно-Західного науково-дослідного інституту та Джон Брюер з Державного університету Сан-Франциско - порівняли об'ємний вміст важких елементів у 24 прохолодних планетах-газових гігантах з кількістю "планетоутворюючих елементів" вуглецю, кисню, магнію, кремнію, заліза та нікелю у їхніх 19 зірках-господарях. (Деякі зірки містять кілька планет.)

Вони були здивовані, виявивши відсутність кореляції між кількістю важких елементів в цих планетах-гігантах та кількістю цих планетоутворюючих елементів у зірках-господарях. Тоді як астрономи можуть пояснити встановлену тенденцію, що зірки, багаті на важкі елементи, більш імовірно матимуть біля себе планети-газові гіганти?

"Розплутування цієї невідповідності може виявити нові подробиці щодо процесу формування планет, - пояснює Фортні. - Наприклад, які інші фактори сприяють на склад зародку планети в міру його формування? Можливо, його розташування на диску та наскільки він далеко від будь-яких сусідів. Для отримання відповіді на ці важливі питання потрібно більше працювати."

Одна підказка може з’явитися з об'єднаних результатів авторів, в яких важкі елементи поміщено в групи з відображенням їх характеристик. Автори побачили попередній взаємозв'язок між важкими елементами планети та відносною кількістю вуглецю та кисню, які називаються летючими елементами, в їхній зірці-господарі порівняно з рештою елементів, включених у це дослідження, які потрапляють до групи, званої вогнетривкими елементами. Ці терміни стосуються низьких температур кипіння елементів – летючості, або їх високих температур плавлення – у випадку з вогнетривкими елементами. Летючі елементи можуть являти собою планетарну композицію, багату льодом, тоді як вогнетривкі елементи можуть вказувати на скелястий склад.

Теске сказав: "Я схвильований, щоби вивчати цей попередній результат далі, і, сподіваюся, буд додано більше інформації до нашого розуміння взаємозв'язків між зірковим та планетарним складом від майбутніх місій, таких як космічний телескоп Джеймса Вебба від NASA, який зможе вимірювати елементи в атмосферах екзопланет".

Читайте ще цікаві новини про космос.