Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Planeten falder ikke langt fra stjernen

Illustration af planetdannelse omkring en sollignende stjerne, med planeternes byggesten i forgrunden. Kredit:Tania Cunha

En sammensætningsmæssig forbindelse mellem planeter og deres respektive værtsstjerne har længe været antaget i astronomi. For første gang nu, et team af videnskabsmænd leverer empirisk bevis for at understøtte antagelsen - og delvist modsige den på samme tid.

Stjerner og planeter er dannet af den samme kosmiske gas og støv. I løbet af dannelsesprocessen, noget af materialet kondenserer og danner klippeplaneter, resten akkumuleres enten af ​​stjernen eller bliver en del af gasformige planeter. Antagelsen om en sammenhæng mellem sammensætningen af ​​stjerner og deres planeter er derfor rimelig og bekræftes, for eksempel, i solsystemet af de fleste klippeplaneter (Kviksølv er undtagelsen). Alligevel, antagelser, især inden for astrofysik, ikke altid vise sig at være sandt. En undersøgelse ledet af Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) i Portugal, som også involverer forskere fra NCCR PlanetS ved universitetet i Bern og universitetet i Zürich, offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskab , giver det første empiriske bevis for denne antagelse - og modsiger den samtidig delvist.

Kondenseret stjerne vs stenet planet

For at bestemme, om sammensætningen af ​​stjerner og deres planeter er beslægtede, holdet sammenlignede meget præcise målinger af begge. For stjernerne, deres udsendte lys blev målt, som bærer det karakteristiske spektroskopiske fingeraftryk af deres sammensætning. Sammensætningen af ​​klippeplaneterne blev bestemt indirekte:Deres tæthed og sammensætning blev afledt af deres målte masse og radius. Først for nylig er tilstrækkelig mange planeter blevet målt så præcist, at meningsfulde undersøgelser af denne art er mulige.

"Men da stjerner og klippeplaneter er meget forskellige i naturen, sammenligningen af ​​deres sammensætning er ikke ligetil, " som Christoph Mordasini, medforfatter til undersøgelsen, lektor i astrofysik ved universitetet i Bern og medlem af NCCR PlanetS begynder at forklare. "I stedet, vi sammenlignede sammensætningen af ​​planeterne med en teoretisk, afkølet version af deres stjerne. Mens det meste af stjernens materiale - primært brint og helium - forbliver som en gas, når det afkøles, en lille brøkdel kondenserer, bestående af stendannende materiale som jern og silikat, " forklarer Christoph Mordasini.

På universitetet i Bern, "Bern Model of Planet Formation and Evolution" er løbende blevet udviklet siden 2003 (se infoboks). Christoph Mordasini siger, at "indsigt i de mangfoldige processer involveret i dannelsen og udviklingen af ​​planeter er integreret i modellen." Ved hjælp af denne Bern-model var forskerne i stand til at beregne sammensætningen af ​​dette klippedannende materiale af den afkølede stjerne. "Vi sammenlignede det med klippeplaneterne, " siger Christoph Mordasini.

Indikationer af planeternes beboelighed

"Vores resultater viser, at vores antagelser vedrørende stjerne- og planetsammensætninger ikke var grundlæggende forkerte:Sammensætningen af ​​klippeplaneter er faktisk tæt knyttet til sammensætningen af ​​deres værtsstjerne. forholdet er ikke så enkelt, som vi forventede, "hovedforfatter af undersøgelsen og forsker ved IA, Vardan Adibekyan, siger. Hvad forskerne forventede, var, at stjernens overflod af disse elementer sætter den øvre mulige grænse. "Men for nogle af planeterne, jernoverfloden i planeten er endnu højere end i stjernen" som Caroline Dorn, som var medforfatter til undersøgelsen og er medlem af NCCR PlanetS samt Ambizione Fellow ved Universitetet i Zürich, forklarer. "Dette kan skyldes gigantiske påvirkninger på disse planeter, der brækker noget af det ydre af, lettere materialer, mens den tætte jernkerne forbliver, " ifølge forskeren. Resultaterne kunne derfor give forskerne fingerpeg om planeternes historie.

"Resultaterne af denne undersøgelse er også meget nyttige til at begrænse planetariske sammensætninger, der antages baseret på den beregnede tæthed fra masse- og radiusmålinger, " forklarer Christoph Mordasini. "Da mere end én sammensætning kan passe til en vis tæthed, resultaterne af vores undersøgelse fortæller os, at vi kan indsnævre potentielle sammensætninger, baseret på værtsstjernens komposition, " siger Mordasini. Og da den nøjagtige sammensætning af en planet påvirker, for eksempel, hvor meget radioaktivt materiale det indeholder, eller hvor stærkt dets magnetfelt er, det kan afgøre, om planeten er livsvenlig eller ej.

"Bern model for planetdannelse og evolution"

Udsagn kan fremsættes om, hvordan en planet blev dannet, og hvordan den har udviklet sig ved hjælp af "Bern Model of Planet Formation and Evolution." Bern-modellen er løbende blevet udviklet på universitetet i Bern siden 2003. Indsigt i de mangfoldige processer, der er involveret i dannelsen og udviklingen af ​​planeter, er integreret i modellen. Disse er, for eksempel, undermodeller af tilvækst (vækst af en planets kerne) eller af hvordan planeter interagerer gravitationsmæssigt og påvirker hinanden, og af processer i de protoplanetariske skiver, hvori planeter dannes. Modellen bruges også til at skabe såkaldte befolkningssynteser, som viser hvilke planeter der udvikler sig hvor hyppigt under visse forhold i en protoplanetarisk skive.


Varme artikler