Korrelation mellan de tunga elementen i transiterande planeter och metalliciteten hos deras föräldrar. Bildkredit: A&A. Klicka för att förstora
Av de 188 upptäckta extrasolära planeterna är 10 transiter; vi ser dem eftersom de dämpar sin förälderstjärna när de passerar framför. Detta ger astronomer en möjlighet att studera den verkliga sammansättningen av dessa planeter. Europeiska astronomer har upptäckt att metallinnehållet i dessa "heta Jupiters" beror på mängden metall i deras moderstjärna, vilket ändrar storleken på deras kärnor.
Ett team av europeiska astronomer, under ledning av T. Guillot (CNRS, Observatoire de la Cote d’Azur, Frankrike), kommer att publicera en ny studie av Pegasids fysik (även känd som heta Jupiters) inom astronomi och astrofysik. De fann att mängden tunga element i Pegasids är korrelerad med metalliciteten hos deras moderstjärnor. Detta är ett första steg för att förstå de extrasolära planeternas fysiska natur.
Hittills har astronomer upptäckt 188 extrasolära planeter, varav 10 är kända som "transiterande planeter". Dessa planeter passerar mellan deras stjärna och oss vid varje bana. Med tanke på de nuvarande tekniska begränsningarna är de enda transiterande planeterna som kan upptäckas jätteplaneter som kretsar nära deras moderstjärna, känd som "heta Jupiters" eller Pegasids. De tio hittills kända planeterna har massor mellan 110 och 430 jordmassor (som jämförelse är Jupiter, med 318 jordmassor, den mest massiva planeten i vårt solsystem).
Trots sällsynta är transiterande planeter nyckeln till att förstå planetbildning eftersom de är de enda för vilka både massan och radien kan bestämmas. I princip kan den erhållna medeltätheten begränsa deras globala sammansättning. Att översätta en medeltäthet till en global sammansättning kräver emellertid exakta modeller av planternas inre struktur och utveckling. Situationen försvåras av vår relativt dåliga kunskap om beteende hos materien vid höga tryck (trycket i det inre av jätteplaneter är mer än en miljon gånger det atmosfäriska trycket på jorden). Av de nio övergående planeterna som är kända fram till april 2006, var det bara den minst massiva som kunde ha sin globala sammansättning bestämd på ett tillfredsställande sätt. Det visade sig ha en massiv kärna av tunga element, ungefär 70 gånger jordens massa, med ett 40 jordmassahölje av väte och helium. Av de återstående åtta planeterna visade sig sex vara mestadels bestående av väte och helium, som Jupiter och Saturnus, men deras kärnmassa kunde inte bestämmas. De två sista visade sig vara för stora för att förklaras med enkla modeller.
Tristan Guillot och hans team ansåg dem som en ensemble för första gången och redogöra för de onormalt stora planeterna och fann att de nio transiterande planeterna har homogena egenskaper, med en kärnmassa som sträcker sig från 0 (ingen kärna eller en liten) upp till 100 gånger jordens massa och ett omgivande hölje av väte och helium. Vissa av Pegasiderna bör därför innehålla större mängder tunga element än väntat. När man jämför massan av tunga element i Pegasiderna med metalliciteten hos moderstjärnorna, hittade de också en korrelation som finns, med planeter födda runt stjärnor som är lika metallrika som vår sol och som har små kärnor, medan planeter kretsar kring stjärnor som innehåller två till tre gånger fler metaller har mycket större kärnor. Deras resultat kommer att publiceras i Astronomy & Astrophysics.
Planetbildningsmodeller har misslyckats med att förutsäga de stora mängder tunga element som hittats på detta sätt i många planeter, så dessa resultat innebär att de behöver revideras. Korrelationen mellan stjärn- och planetkomposition måste bekräftas genom ytterligare upptäckter av transiterande planeter, men detta arbete är ett första steg i att studera den fysiska naturen hos extrasolära planeter och deras bildning. Det skulle förklara varför övergångsplaneter är så svåra att hitta, till att börja med. Eftersom de flesta Pegasids har relativt stora kärnor är de mindre än väntat och svårare att upptäcka i transit framför sina stjärnor. I vilket fall som helst är detta mycket lovande för CNES rymduppdrag COROT som kommer att lanseras i oktober, vilket borde upptäcka och leda till karaktärisering av tiotals transiterande planeter, inklusive mindre planeter och planeter som går för långt från deras stjärna för att upptäckas från marken .
Vad av den tionde transiterande planeten? XO-1b tillkännagavs nyligen och befinner sig också vara en ovanligt stor planet som kretsar runt en stjärna av solmetallicitet. Modeller antyder att den har en mycket liten kärna, så att denna nya upptäckt stärker den föreslagna stellar-planetära metallicitetskorrelationen.
Originalkälla: NASA Astrobiology
