Trots framstegen inom exoplanetforskning under det senaste decenniet mycket förblir okänd. Till exempel, hur varierar detekteringsgraden för jätteplaneter som en funktion av värdstjärns metallinnehåll? Är jätteplaneter oftare runt massiva stjärnor? Formas jätteplaneter under olika mekanismer beroende på stjärnens metallinnehåll?
I detta syfte undersökte ett team av astronomer under ledning av Annelies Mortier och Nuno C. Santos vilken matematisk funktion som kännetecknar detekteringsgraden över en fördelning av stjärnor (dvs från metallrika till metallfattiga föremål). "Att hitta den exakta funktionella formen för detekteringsfrekvensen för metallicitet och planet kommer att främja vår förståelse för både planetbildning och antalet planeter som vandrar runt galaxen," berättade Santos till Space Magazine.
Jätteplaneter finns oftast runt metallrika stjärnor, och en siffra från teamets studie (visas nedan) bekräftar att ~ 25% av stjärnorna med två gånger solens metallinnehåll är värd för en jätteplanet, medan sannolikheten faller till ~ 5% för stjärnor med ett metallinnehåll analogt med solen.
Att fastställa att metallrika stjärnor uppvisar en ökad sannolikhet för att vara värd för en jätteplanet begränsar planetbildningsmodeller. Specifikt tyder observationerna på att större metallicitet främjar tillväxten av steniga / isiga kärnor, som därefter ackumulerar gas. Teamet noterar emellertid att även om den gigantiska planet-metallicitetstrenden är solid för stjärnor som uppvisar metalliciteter större än (eller analogt med) solen, är resultaten mindre säkra för metallfattiga stjärnor. Det finns faktiskt en aktiv debatt i litteraturen om vilken funktion som kopplar samman de metallrika och metallfattiga regimerna. I synnerhet sträcker sig en exponentiell nedgång in i den metallfattiga regimen, eller blir funktionen avstängd?
Beroende på hur frekvensutvecklingen sträcker sig in i den metallfattiga regimen kan det tyder på att en separat mekanism är ansvarig för att skapa det underprovets jätteplaneter. Därför är fortsatta undersökningar av metallfattiga stjärnor viktiga, trots den minskade frekvensen för att hitta en jätteplanet. Dessutom konstaterar Mortier (Centro de Astrofisica, Universidade do Porto) att "studera metallfattiga stjärnor bör uppmuntras, eftersom flera teoretiska modeller visar att jordliknande planeter är vanligare runt dessa stjärnor än runt deras metallrika motsvarigheter."
Teamet fokuserade sina ansträngningar på att försöka urskilja skillnaden mellan livskraften hos olika funktionella former i den metallfattiga regimen (d.v.s., blir detekteringsgraden för jätteplaneter i den domänen platt, snarare än att minska exponentiellt?). I slutändan hittades ingen statistisk skillnad mellan scenarierna, och det var på samma sätt oklart om det finns ett massberoende bakom frekvensen av jätteplanetdetekteringar. Teamet noterade att ett större prov behövdes för att nå slutgiltiga slutsatser och tilllade att pågående undersökningar för att upptäcka planeter skulle säkerställa att problemet snart kan lösas.
"Kepler och Gaia kommer att avsevärt öka mängden planetupptäckter, inte bara för jätteplaneter, utan också för mindre planeter," sade Mortier.
Sammanfattningsvis bör svaret på frågorna från början jaktinsatser inriktas på metallfattigaoch metallrika stjärnor, trots att de tidigare visade en reducerad frekvens av jätteplaneter. Teamets resultat kommer att visas i Astronomy & Astrophysics, och en förtryck finns tillgänglig på arXiv. Resultaten från studien är delvis bundna till observationer som erhållits via instrumentet HARPS (High precision Radial Velocity Planet Searcher), som visas nedan.
