Bildkredit: NASA
En undersökning av stjärnor i vårt grannskap har visat att de som är rika på metaller, som järn och titan, är fem gånger mer benägna att planeter kretsar kring dem. Debra Fisher från University of California, Berkley, säger: ”Om du tittar på de metallrika stjärnorna har 20 procent planeter. Det är fantastiskt. ” (bidragit av Darren Osborne)
En jämförelse av 754 stjärnor i närheten som vår sol - vissa med planeter och andra utan - visar definitivt att ju mer järn och andra metaller det finns i en stjärna, desto större är chansen att det har en följeslagare planet.
"Astronomer har sagt att endast 5 procent av stjärnorna har planeter, men det är inte en mycket exakt bedömning," sade Debra Fischer, forskningsastronom vid University of California, Berkeley. ”Vi vet nu att stjärnor som är överflödiga i tungmetaller är fem gånger mer benägna att hamna runt planeter än stjärnor med metallbrist. Om du tittar på de metallrika stjärnorna har 20 procent planeter. Det är fantastiskt. ”
"Metallerna är frön från vilka planeter bildas," tilllade kollega Jeff Valenti, en assisterande astronom vid Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore, Md.
Fischer kommer att presentera detaljer om analysen av henne och Valenti kl. 13:30. Australian Eastern Standard Time (AEST) på måndagen den 21 juli vid International Astronomical Union-mötet i Sydney, Australien.
Järn och andra element som är tyngre än helium - vad astronomer klumpar samman som "metaller" - skapas av fusionsreaktioner inuti stjärnor och sås i det interstellära mediet genom spektakulära supernovaexplosioner. Medan metaller var extremt sällsynta i Vintergalaxens tidiga historia blev alltså successiva generationer av stjärnor rikare på dessa element, vilket ökade chansen att bilda en planet.
"Stjärnor som bildar idag är mycket mer benägna att ha planeter än tidiga generationer av stjärnor," sade Valenti. "Det är en planetarisk babyboom."
När antalet extrasolära planeter har vuxit - cirka 100 stjärnor är nu kända för att ha planeter - har astronomer märkt att stjärnor som är rika på metaller är mer benägna att hamna planeter. En korrelation mellan en stjärns "metallicitet" - ett mått på järnöverflödet i en stjärns yttre lager som tyder på överflödet av många andra element, från nickel till kisel - hade tidigare föreslagits av astronomerna Guillermo Gonzalez och Nuno Santos baserat på undersökningar av ett par dussin planetbärande stjärnor.
Den nya undersökningen av metallöverskott av Fischer och Valenti är den första som täckte ett statistiskt stort urval av 61 stjärnor med planeter och 693 stjärnor utan planeter. Deras analys ger siffrorna som bevisar en korrelation mellan metallöverflödet och planetbildning.
”Människor har redan sett rättvisa detaljer på de flesta stjärnorna med kända planeter, men de har i princip ignorerat de hundratals stjärnor som inte verkar ha planeter. Dessa under-uppskattade stjärnor ger sammanhanget för att förstå varför planeter bildas, ”sade Valenti, som är en expert på att bestämma den kemiska sammansättningen av stjärnor.
Uppgifterna visar att stjärnor som solen, vars metallinnehåll anses typiskt för stjärnor i vårt närområde, har 5 till 10 procent chans att ha planeter. Stjärnor med tre gånger mer metall än solen har 20 procent chans att hålla planeter, medan de med 1/3 av metallinnehållet i solen har ungefär 3 procent chans att ha planeter. De 29 mest metallfattiga stjärnorna i provet, alla med mindre än 1/3 av solens metallöversikt, hade inga planeter.
"Dessa data antyder att det finns en tröskelmetallicitet, och därför har inte alla stjärnor i vår galax samma chans att bilda planetsystem," sade Fischer. ”Om en stjärna har planetkamrater eller inte är ett villkor för dess födelse. De med en större initial tilldelning av metaller har en fördel jämfört med de utan, en trend som vi nu kan se tydligt med denna nya data. "
De två astronomerna bestämde metallkompositionen genom att analysera 1 600 spektra från mer än 1 000 stjärnor innan de minskade analysen till 754 stjärnor som hade observerats tillräckligt länge för att regera en gasjätteplanet in eller ut. Några av dessa stjärnor har observerats i 15 år av Fischer, Geoffrey Marcy, professor i astronomi vid UC Berkeley, och kollega Paul Butler, nu vid Carnegie Institutionen i Washington, i deras systematiska sökning efter extrasolära planeter runt närliggande stjärnor. Alla 754 stjärnor undersöktes i mer än två år, tillräckligt med tid för att avgöra om en närbild, Jupiter-storlek planet finns eller inte.
Även om stjärnornas ytor innehåller många metaller fokuserade astronomerna på fem - järn, nickel, titan, kisel och natrium. Efter fyra års analys kunde astronomerna gruppera stjärnorna efter metallkomposition och bestämma sannolikheten för att stjärnor i en viss komposition har planeter. Med järn, till exempel, rankades stjärnorna relativt solens järninnehåll, vilket är 0,0032%.
"Detta är den mest opartiska undersökningen i sitt slag," betonade Fischer. "Det är unikt eftersom alla mängder av metall bestämdes med samma teknik och vi analyserade alla stjärnorna i vårt projekt med mer än två års data."
.
Fischer sade att de nya uppgifterna antyder varför metallrika stjärnor sannolikt kommer att utveckla planetsystem när de bildas. Uppgifterna överensstämmer med hypotesen att tyngre element håller sig lättare ihop, vilket gör att damm, stenar och så småningom planetkärnor kan bildas runt nyantändade stjärnor. Eftersom den unga stjärnan och den omgivande skivan med damm och gas skulle ha samma sammansättning, återspeglar den metallkomposition som observerades från stjärnan överflödet av råmaterial, inklusive tungmetaller, tillgängliga på skivan för att bygga planeter. Uppgifterna indikerar ett nästan linjärt samband mellan mängden metaller och risken för att hysa planeter.
"Dessa resultat berättar varför några av stjärnorna i vår Vintergalax har planeter medan andra inte gör det," sade Marcy. "Tungmetallerna måste klumpa sig samman för att bilda stenar som själva klumpar sig in i planets solida kärnor."
Forskningen från Fischer och Valenti stöds av National Aeronautics and Space Administration, National Science Foundation, Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) i Storbritannien, Anglo-Australian Observatory, Sun Microsystems, Keck Observatory och the University of California's Lick Observatories.
Originalkälla: Berkeley News Release
