Ett japanskt team av astronomer har rapporterat ett starkt samband mellan metalliciteten hos dammiga protoplanetära diskar och deras livslängd. Från detta konstaterande föreslår de att stjärnor med låg metallicitet är mycket mindre benägna att ha planeter, inklusive gasjättar, på grund av deras kortare livslängd för deras protoplanetära diskar.
Som du förmodligen är medveten är "metall" astronomi-talar för något högre upp i det periodiska systemet än väte och helium. Vintergatan har en metallicitetsgradient - där metalliciteten sjunker markant ju längre du går. I den yttre galaxen, cirka 18 kiloparsecs från mitten, är stjärnorna metallicitet endast 10% av solens (som är cirka 8 kiloparsecs - eller cirka 25 000 ljusår - från centrum).
Denna studie jämförde unga stjärnkluster inom stellar plantskolor med relativt hög metallicitet (som Orion-nebula) mot mer avlägsna kluster i den yttre galaxen inom plantskolor med låg metallicitet (som Digel Cloud 2).
Studiens slutsatser bygger på antagandet att strålningsutgången för stjärnor med täta protoplanetära skivor kommer att ha ett överskott av nära och mitten av infra röda våglängder. Detta beror till stor del på att stjärnan värmer upp sin omgivande protoplanetära skiva, vilket gör att disken strålar i infrarött.
Forskningsteamet använde 8,2 meter Subaru Telescope och ett förfarande som kallas JHK-fotometri för att identifiera ett mått som de kallade 'diskfraktion', vilket representerar densiteten hos den protoplanetära disken (bestämd av överskottet av infraröd strålning). De använde också en annan fastställd mätning av mass-ljusstyrka för att bestämma klusterens ålder.
Grafisk diskfraktion över ålder för populationer av solekvivalenta metallicitetsstjärnor jämfört med populationer av låga metallicitetsstjärnor i den yttre galaxen antyder att de protoplanetära skivorna för dessa stjärnor med låg metallicitet sprids mycket snabbare.
Författarna föreslår att processen med fotoindunstning kan ligga till grund för den kortare livslängden för låg metallskivor - där inverkan av fotoner är tillräcklig för att snabbt sprida väte och helium med låg atommassa, medan närvaron av metaller med högre atomvikt kan avleda dessa fotoner och därmed upprätthålla en protoplanetär disk över en längre period.
Som författarna påpekar minskar den lägre livslängden för skivor med låg metallicitet sannolikheten för planetbildning. Även om författarna undviker mycket mer spekulation, verkar implikationerna av detta förhållande vara att, liksom att förvänta oss att hitta mindre planeter runt stjärnor mot galaxens ytterkant - vi kan också förvänta oss att hitta mindre planeter runt någon gammal befolkning II-stjärnor som också skulle ha bildats i miljöer med låg metallicitet.
Dessa resultat tyder faktiskt på att planeter, till och med gasjättar, kan ha varit ytterst sällsynta i det tidiga universum - och först har blivit vanliga senare i universumets utveckling - efter att stellära nukleosyntesprocesser hade tillräckligt med att yta kosmos med metaller.
Vidare läsning: Yasui, C., Kobayashi, N., Tokunaga, A., Saito, M. och Tokoku, C.
Kort livslängd på protoplanetära diskar i miljöer med låg metallicitet
