De ting, som planeter er lavet af

UZH-forskere har analyseret sammensætningen og strukturen af ​​fjerne exoplaneter ved hjælp af statistiske værktøjer. Deres analyse viser, om en planet er jordlignende, består af ren sten, eller en vandverden. Jo større planeten er, jo mere brint og helium omgiver den.

Er der en anden jord derude i rummet? Kendskabet til ekstra-solar planetariske systemer stiger i takt med at nye teknologier skærper synet på fjerne objekter. Til dato, 3, 700 planeter er allerede blevet opdaget uden for solsystemet. Planetmasserne og radierne af disse exoplaneter kan bruges til at udlede deres gennemsnitlige tæthed, men ikke deres nøjagtige kemiske sammensætning og struktur. Det spændende spørgsmål om, hvordan disse planeter kunne se ud, er således stadig åbent.

"Teoretisk set, vi kan antage forskellige sammensætninger, såsom en verden af ​​rent vand, en verden af ​​ren rock, og planeter, der har hydrogen-heliumatmosfære og estimerer de forventede radier, " siger Michael Lozovsky, en ph.d.-kandidat i gruppen af ​​prof. Ravit Helled ved Institute for Computational Science ved universitetet i Zürich.

Lozovsky og samarbejdspartnere har brugt databaser og statistiske værktøjer til at karakterisere eksoplaneter og deres atmosfære. Exoplaneter er ret almindelige og omgivet af et flygtigt lag af brint og helium. Imidlertid, de direkte målte data tidligere tillod ikke forskerne at bestemme den nøjagtige struktur, da forskellige sammensætninger kan føre til samme masse og radius. Ud over nøjagtigheden af ​​dataene vedrørende masse og radius, forskerholdet undersøgte også den antagne interne struktur, temperatur og reflekteret stråling i 83 af de 3, 700 kendte planeter, for hvilke masserne og radierne er velbestemte.

"Vi brugte en statistisk analyse til at sætte grænser for mulige sammensætninger. Ved hjælp af en database med påviste exoplaneter, vi fandt ud af, at enhver teoretisk planetstruktur har en 'tærskelradius, 'en planetarisk radius, over hvilken der ikke findes nogen planeter i denne sammensætning, " forklarer Michael Lozovsky. Mængden af ​​grundstoffer i det gasformige lag, der er tungere end helium, procentdelen af ​​brint og helium, samt fordelingen af ​​grundstoffer i atmosfæren er vigtige faktorer ved bestemmelse af tærskelradius.

Super-Earths og mini-Neptunes

Forskerne fandt ud af, at planeter med en radius på op til 1,4 gange Jordens (6, 371 kilometer) kan være jordlignende, dvs. har en sammensætning, der ligner Jorden. Planeter med radier over denne tærskel har en større andel af silikater eller andre lette materialer. De fleste af planeterne med en radius over 1,6 radier af Jorden skal have et lag af hydrogen-helium gas eller vand ud over deres stenede kerne, mens de større end 2,6 jordradier ikke kan være vandverdener og derfor kan være omgivet af en atmosfære. Planeter med radier større end fire jordradier forventes at være meget gasformige og bestå af mindst 10 procent brint og helium, ligner Uranus og Neptun.

Resultaterne af undersøgelsen giver ny indsigt i udviklingen og mangfoldigheden af ​​disse planeter. En særlig interessant tærskel vedrører forskellen mellem store terrestriske planeter-ellers kendt som superjord-og små, gasformige planeter, også omtalt som mini-Neptunes. Ifølge forskerne, denne tærskel ligger i en radius på tre gange Jordens radius. Under denne tærskel, det er derfor muligt at finde jordlignende planeter i galaksens store udstrækning.