Экзопланеты: состав газового гиганта не определяется его звездой

Неожиданный результат анализа состава экзопланет-газовых гигантов и их звезд-хозяев показывает отсутствие корреляции между их составом, когда дело идет об элементах, тяжелые чем водород и гелий.

Об этом говорится в новой работе, возглавляемой Джоанне Теске из Института наук Карнеги, сообщают в вузе. Отмечается, что это открытие имеет важное значение для нашего понимания процесса формирования планет.

В своей молодости планеты окружены вращающимся диском из пыли и газа. Астрономы давно задумывались над тем, насколько состав звезды определяет сырье, из которого строятся планеты, - вопрос, который лучше исследовать сейчас, когда мы знаем, что галактика кишит экзопланетами.

"Понимание взаимосвязи между химическим составом звезды и ее планет может помочь пролить свет на процесс формирования планет", - объясняет Теске.

Например, предыдущие исследования показали, что планеты-газовые гиганты чаще возникают вокруг звезд с более высокой концентрацией тяжелых элементов, которые не являются водородом и гелием. Это, как считается, является доказательством одной из основных конкурирующих теорий о том, как формируются планеты, которая предполагает, что планеты-газовые гиганты строились от медленного накопления дискового материала до тех пор, пока не сформируется ядро, примерно в 10 раз превышающее массу Земли. В этот момент зачаточная сплошная планетарная внутренность способна окружить себя газами гелием и водородом, рождая зрелую планету-гигант.

"В предыдущей работе рассматривалась взаимосвязь между присутствием планет и тем, сколько железа содержится в звезде-хозяине, но мы хотели расширить это, чтобы включить содержание тяжелых элементов самих планет, и разглядеть больше, чем только железо", - пояснил соавтор Даниэль Торнгрен, выполнивший большую часть работы в качестве аспиранта в Калифорнийском университете в Санта-Крус и сейчас находится в университете Монреаля.

Теске, Торнгрен и их коллеги - Джонатан Фортни из Калифорнийского университета в Санта-Крус, Натали Гинкель из Юго-Западного научно-исследовательского института и Джон Брюэр из Государственного университета Сан-Франциско - сравнили объемное содержание тяжелых элементов в 24 прохладных планетах-газовых гигантах с количеством "планетообразующих элементов" углерода, кислорода, магния, кремния, железа и никеля в их 19 звездах-хозяевах. (Некоторые звезды содержат несколько планет.)

Они были удивлены, обнаружив отсутствие корреляции между количеством тяжелых элементов в этих планетах-гигантах и количеством этих планетообразующих элементов в звездах-хозяевах. Тогда как астрономы могут объяснить установленную тенденцию, что звезды, богатые тяжелыми элементами, более вероятно будут иметь у себя планеты-газовые гиганты?

"Распутывание этого несоответствия может выявить новые подробности о процессе формирования планет, - объясняет Фортни. - Например, какие другие факторы способствуют на состав зародыша планеты по мере его формирования? Возможно, его расположение на диске и насколько он далеко от любых соседей. Для получения ответа на эти важные вопросы нужно больше работать."

Одна подсказка может появиться из объединенных результатов авторов, в которых тяжелые элементы помещены в группы с отображением их характеристик. Авторы увидели предварительную взаимосвязь между тяжелыми элементами планеты и относительным количеством углерода и кислорода, которые называются летучими элементами, в их звезде-хозяева по сравнению с остальными элементами, включенными в это исследование, которые попадают в группу, называемую огнеупорными элементами. Эти термины касаются низких температур кипения элементов - летучести, или их высоких температур плавления - в случае с огнеупорными элементами. Летучие элементы могут представлять собой планетарную композицию, богатую льдом, тогда как огнеупорные элементы могут указывать на скалистый состав.

Теске сказал: "Я взволнован, чтобы изучать этот предварительный результат дальше, и, надеюсь, добавится больше информации для нашего понимания взаимосвязей между звездным и планетарным составом от будущих миссий, таких как космический телескоп Джеймса Вебба от NASA, который сможет измерять элементы в атмосферах экзопланет ".

Читайте еще интересные новости о космосе.