Nowe badania astrogeologiczne sugerują, że większość pobliskich skalistych egzoplanet jest zupełnie niepodobna do czegokolwiek w naszym Układzie Słonecznym.
Astronomowie odkryli tysiące planet krążących wokół gwiazd w naszej Galaktyce. Jednak trudno jest stwierdzić, z czego dokładnie zbudowane są te planety i czy któreś z nich przypominają Ziemię. Aby się tego dowiedzieć, astronom Siyi Xu z należącego do NSF NOIRLab we współpracy z geologiem Keithem Putirką z California State University, Fresno, badają atmosfery tak zwanych zanieczyszczonych białych karłów.
Białe karły to gęste, zapadnięte jądra niegdyś normalnych gwiazd, takich jak Słońce, zawierające obcą materię pochodzącą z planet, asteroid lub innych skalistych ciał, które kiedyś krążyły wokół gwiazdy, ale w końcu wpadły do białego karła i „zanieczyściły” jego atmosferę. Szukając pierwiastków, które nie występowałyby naturalnie w atmosferze białego karła (wszystko inne niż wodór i hel), naukowcy mogą dowiedzieć się, z czego zbudowane są skaliste obiekty planetarne, które wpadły do gwiazdy.
Putirka i Xu przyjrzeli się 23 zanieczyszczonym białym karłom znajdującym się w odległości około 650 lat świetlnych https://pl.wikipedia.org/wiki/Rok_świetlny od Słońca, w których za pomocą spektrometru High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) w Obserwatorium Kecka, Maunakea na Hawajach, Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i innych obserwatoriów precyzyjnie zmierzono zawartość wapnia, krzemu, magnezu i żelaza. Następnie naukowcy wykorzystali zmierzone obfitości tych pierwiastków do zrekonstruowania minerałów i skał, które mogłyby się z nich utworzyć.
Wyniki badań Putirki i Xu zostały opublikowane 2 listopada 2021 roku w czasopiśmie Nature Communications.
Odkryli oni, że białe karły mają znacznie szerszy zakres składu niż jakakolwiek z wewnętrznych planet w naszym Układzie Słonecznym, co sugeruje, że ich planety miały szerszą gamę typów skał. W rzeczywistości, niektóre z tych kompozycji są tak niezwykłe, że Putirka i Xu musieli stworzyć nowe nazwy (takie jak „piroksenity kwarcowe” i „dunity peryklasowe”) aby sklasyfikować nowe typy skał, które musiały istnieć na tych planetach.
Podczas gdy niektóre egzoplanety, które kiedyś krążyły wokół zanieczyszczonych białych karłów, wyglądają podobnie do Ziemi, większość ma typ skał egzotyczny dla naszego Układu Słonecznego – powiedziała Xu. Nie mają one bezpośrednich odpowiedników w Układzie Słonecznym.
Wcześniejsze badania zanieczyszczonych białych karłów wykazały obecność pierwiastków pochodzących z ciał skalistych, w tym wapnia, aluminium i litu. Jednak Putirka i Xu wyjaśniają, że są to pierwiastki drugorzędne (które zazwyczaj stanowią niewielką część ziemskiej skały), a pomiary pierwiastków głównych (które stanowią dużą część ziemskiej skały), zwłaszcza krzemu, są potrzebne, aby naprawdę wiedzieć, jakiego rodzaju skały istniałyby na tych planetach.
Dodatkowo, Putirka i Xu stwierdzają, że wysoki poziom magnezu i niski poziom krzemu zmierzony w atmosferach białych karłów sugeruje, że wykryte skaliste odłamki prawdopodobnie pochodzą z wnętrza planet – z płaszcza, a nie skorupy.
Niektóre wcześniejsze badania zanieczyszczonych białych karłów donosiły o oznakach istnienia skorupy kontynentalnej na skalistych planetach, które kiedyś krążyły wokół tych gwiazd, ale Putirka i Xu nie znaleźli żadnych dowodów na istnienie skał skorupy. Jednak obserwacje te nie wykluczają, że planety te miały skorupę kontynentalną lub inne rodzaje skorupy.
Według Xu, połączenie sił astronoma i geologa było kluczem do odkrycia tajemnic ukrytych w atmosferach zanieczyszczonych białych karłów.
Więcej informacji:
- Rocky Exoplanets Are Even Stranger Than We Thought
- Polluted white dwarfs reveal exotic mantle rock types on exoplanets in our solar neighborhood
Źródło: Obserwatorium Kecka
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Wizja artystyczna przedstawiająca odłamki skalne, fragmenty dawnej skalistej planety, która uległa rozpadowi, wirują do wnętrza białego karła. Źródło: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
