Billedkredit: NASA
En undersøgelse af stjerner i vores nabolag har afsløret, at de rig på metaller, såsom jern og titan, er fem gange mere tilbøjelige til at have planeter, der kredser rundt om dem. Debra Fisher fra University of California, Berkley, siger: ”Hvis man ser på de metalrige stjerner, har 20 procent planeter. Det er fantastisk. ” (bidraget af Darren Osborne)
En sammenligning af 754 nærliggende stjerner som vores sol - nogle med planeter og andre uden - viser definitivt, at jo mere jern og andre metaller der er i en stjerne, jo større er chancen for en ledsagerplanet.
”Astronomer har sagt, at kun 5 procent af stjernerne har planeter, men det er ikke en meget præcis vurdering,” sagde Debra Fischer, forskningsastronom ved University of California, Berkeley. ”Vi ved nu, at stjerner, der er rigelige i tungmetaller, har fem gange større sandsynlighed for at rumme planer end der er stjerner, der mangler metaller. Hvis man ser på de metalrige stjerner, har 20 procent planeter. Det er fantastisk. ”
”Metallerne er frøene, som planeterne dannes fra,” tilføjede kollega Jeff Valenti, en assisterende astronom ved Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Md.
Fischer vil præsentere detaljer om analysen af hende og Valenti kl. 13:30. Australske østlige standardtid (AEST) mandag den 21. juli på International Astronomical Union-mødet i Sydney, Australien.
Jern og andre elementer, der er tungere end helium - hvad astronomer klumper sig sammen som ”metaller” - skabes af fusionsreaktioner inde i stjerner og sås i det interstellare medium ved spektakulære supernova-eksplosioner. Mens metaller var ekstremt sjældne i den tidlige historie af Mælkevejen, blev med tiden hver efterfølgende generation af stjerner rigere på disse elementer, hvilket øgede chancerne for at danne en planet.
”Stjerner, der dannes i dag, er meget mere tilbøjelige til at have planeter end de tidlige generationer af stjerner,” sagde Valenti. ”Det er en planetarisk babyboom.”
Efterhånden som antallet af ekstrasolære planeter er vokset - omkring 100 stjerner vides nu at have planeter - har astronomer bemærket, at stjerner, der er rige på metaller, er mere tilbøjelige til at havneplaneter. En sammenhæng mellem en stjerners "metalicitet" - et mål for jernforekomst i en stjerners ydre lag, som er tegn på overflod af mange andre elementer, fra nikkel til silicium - blev tidligere foreslået af astronomerne Guillermo Gonzalez og Nuno Santos baseret på undersøgelser af et par dusin planetbærende stjerner.
Den nye undersøgelse af metalforekomster af Fischer og Valenti er den første til at dække en statistisk stor prøve på 61 stjerner med planeter og 693 stjerner uden planeter. Deres analyse giver de tal, der viser en sammenhæng mellem metalforekomst og planetdannelse.
”Folk har allerede set ret detaljeret på de fleste af stjernerne med kendte planeter, men de har dybest set ignoreret de hundreder af stjerner, der ikke ser ud til at have planeter. Disse under-værdsatte stjerner giver konteksten til at forstå, hvorfor planeter dannes, ”sagde Valenti, der er ekspert i at bestemme stjernernes kemiske sammensætning.
Dataene viser, at stjerner som solen, hvis metalindhold betragtes som typisk for stjerner i vores kvarter, har en chance på 5 til 10 procent for at have planeter. Stjerner med tre gange mere metal end solen har en 20 procent chance for at huse planeter, mens dem med 1/3 af metalindholdet i solen har cirka 3 procent chance for at have planeter. De 29 mest metalfattige stjerner i prøven, alle med mindre end 1/3 af solens metalforekomst, havde ingen planeter.
”Disse data antyder, at der er en tærskelmetalicitet, og at ikke alle stjerner i vores galakse har den samme chance for at danne planetariske systemer,” sagde Fischer. ”Hvorvidt en stjerne har planetariske ledsagere eller ej, er en betingelse for dens fødsel. Dem med en større initial tildeling af metaller har en fordel i forhold til dem uden, en tendens, som vi nu kan se tydeligt med disse nye data. ”
De to astronomer bestemte metallsammensætning ved at analysere 1.600 spektre fra mere end 1.000 stjerner, før de indsnævrede analysen til 754 stjerner, der var blevet observeret længe nok til at regere en gasgigantisk planet ind eller ud. Nogle af disse stjerner er blevet observeret i 15 år af Fischer, Geoffrey Marcy, professor i astronomi ved UC Berkeley og kollega Paul Butler, nu ved Carnegie-institutionen i Washington, i deres systematiske søgning efter ekstrasolære planeter omkring nærliggende stjerner. Alle 754 stjerner blev undersøgt i mere end to år, nok tid til at afgøre, om en tæt på, Jupiter-størrelse planet er til stede eller ej.
Selvom stjernernes overflader indeholder mange metaller, fokuserede astronomerne på fem - jern, nikkel, titan, silicium og natrium. Efter fire års analyse kunne astronomerne gruppere stjernerne efter metallsammensætning og bestemme sandsynligheden for, at stjerner med en bestemt sammensætning har planeter. Med jern, for eksempel, blev stjernerne rangordnet i forhold til solens jernindhold, hvilket er 0,0032%.
”Dette er den mest uvildige undersøgelse af sin art,” understregede Fischer. ”Det er unikt, fordi alle metalforekomster blev bestemt med samme teknik, og vi analyserede alle stjernerne på vores projekt med mere end to års data.”
.
Fischer sagde, at de nye data antyder, hvorfor metalrige stjerner sandsynligvis vil udvikle planetariske systemer, som de dannes. Dataene stemmer overens med hypotesen om, at tyngre elementer klæber lettere sammen, så der kan dannes støv, klipper og til sidst planetariske kerner omkring nyligt antændte stjerner. Da den unge stjerne og den omgivende skive med støv og gas ville have den samme sammensætning, afspejler den metalkomposition, der observeres fra stjernen, overfloden af råmaterialer, inklusive tungmetaller, der er tilgængelige på disken til at bygge planeter. Dataene angiver et næsten lineært forhold mellem mængden af metaller og risikoen for at huse planeter.
”Disse resultater fortæller os, hvorfor nogle af stjernerne i vores Mælkevej-galakse har planeter, mens andre ikke har det,” sagde Marcy. ”Tungmetallerne skal klumpe sig sammen for at danne klipper, som selv klumper sig ind i de solide kerner af planeter.”
Forskningen fra Fischer og Valenti støttes af National Aeronautics and Space Administration, National Science Foundation, Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) i Storbritannien, Anglo-Australian Observatory, Sun Microsystems, Keck Observatory og the University of Californiens Lick Observatories.
Original kilde: Berkeley News Release
