Przejdź do treści

Skład gazowych olbrzymów nie jest zdeterminowany przez gwiazdę gospodarza

img

Zaskakująca analiza składu gazowych olbrzymów i ich gwiazd macierzystych pokazuje, że nie ma silnej zależności między składem chemicznym, jeżeli chodzi o pierwiastki cięższe niż wodór i hel. Odkrycie to ma ważne implikacje dla naszego zrozumienia procesu formowania się planet.

W młodości gwiazdy otoczone są wirującym dyskiem gazu i pyłu, z którego rodzą się planety. Astronomowie od dawna zastanawiają się, jak bardzo skład gwiazd determinuje materię, z której zbudowane są planety – pytanie, które łatwiej jest zadać, skoro wiemy, że galaktyka pełna jest egzoplanet.

Jak wyjaśnia Johanna Teske, autorka pracy opublikowanej w The Astronomical Journal, zrozumienie związku między składem chemicznym gwiazdy i jej planet może rzucić światło na proces formowania się planet.

Wcześniejsze badania wykazały, że występowanie gazowych olbrzymów wzrasta wokół gwiazd o wyższym stężeniu ciężkich pierwiastków, innych niż wodór i hel. Uważa się, że dostarcza to dowodów na jedną z głównych konkurencyjnych teorii na temat powstawania planet, która sugeruje, że gazowe olbrzymy formują się od powolnej akrecji materii dysku do momentu powstania jądra o masie ok. 10 razy większej niż masa Ziemi. W tym momencie skaliste niemowlęce planetozymale mogą otoczyć się wodorem i helem rodząc dojrzałą olbrzymią gazową planetę.

Teske, Daniel Thorngren – współautor pracy – i ich koledzy porównali zawartość ciężkich pierwiastków 24 chłodnych gazowych olbrzymów z obfitością „pierwiastków tworzących planety” – węgiel, tlen, magnez, krzem, żelazo i nikiel w 19 gwiazdach-gospodarzach.

Byli zaskoczeni, gdy stwierdzili, że nie ma zależności między ilością ciężkich pierwiastków w olbrzymich planetach a ilością pierwiastków tworzących planety w ich gwiazdach-gospodarzach. Jak więc astronomowie mogą wyjaśnić ustanowiony trend, że gwiazdy bogate w ciężkie pierwiastki częściej posiadają gazowe olbrzymy?

Jedna wskazówka może pochodzić z wyników badań dotyczących łączenia ciężkich pierwiastków w grupy, które odzwierciedlają ich charakterystykę. Autorzy zauważyli wstępną zależność między pierwiastkami ciężkimi planety a względną obfitością węgla i tlenu gwiazdy macierzystej, które są nazywane pierwiastkami lotnymi. 

Taske powiedziała: „Jestem podekscytowana dalszym badaniem tego niepewnego wyniku i mam nadzieję, że dodam więcej informacji do naszego zrozumienia związków między składem chemicznym gwiazd i planet z nadchodzących misji, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który będzie w stanie mierzyć pierwiastki w atmosferach egzoplanet.”

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Gas Giant Composition Not Determined By Host Star

Do Metal-rich Stars Make Metal-rich Planets? New Insights on Giant Planet Formation from Host Star Abundances

Źródło: Carnegie Science

Na zdjęciu: Wizja artystyczna egzoplanety Kepler-432b. Dzięki uprzejmości dzięki uprzejmości MarioProtIV / Wikimedia Commons.