Через вміст заліза астрономи виявили схожість у складах зірок і їхніх екзопланет

Астрофізики з десяти країн, узагальнивши дані, отримані з телескопів восьми обсерваторій, розташованих по всьому світу, виявили зв'язок між складом кам'янистих екзопланет і їх материнських зірок, що проявляється ​​у кореляції вмісту заліза. Результати дослідження опубліковані у журналі Science.

Зірки і планети утворюються з одного і того ж матеріалу - космічного газу і пилу. У процесі формування частина матеріалу конденсується і утворює кам'янисті планети, частина входить до складу зірки, а залишок формує газові гіганти. Тому вважається, що в усіх планетних системах є загальні особливості хімічного складу, характерні як для самої материнської зірки, так і для її планет. Але в чому ця подібність проявляється, до сих пір не було відомо.

Аби відповісти на це питання, автори дослідження порівняли точні параметри 32 кам'янистих екзопланет з масою менше десяти мас Землі і зірок, навколо яких вони обертаються. Всі ці зірки відносяться до спектрального класу FGK, тобто схожі на Сонце.

Для зірок вчені вимірювали випромінюване світло, яке несе характерний спектроскопічний відбиток їх складу. Щільність і склад кам'янистих планет визначали побічно - за виміряною масою і радіусом. Це стало можливим завдяки появі останнім часом методів, що дозволяють виконувати такі вимірювання з достатньою точністю.

"Зірки і кам'янисті планети зовсім різні за своєю природою, і порівнювати їх склад не так просто, - наводяться в прес-релізі університету Берна слова одного з авторів статті Крістофа Мордасіні (Christoph Mordasini), викладача астрофізики і члена Національного центру компетенцій в дослідженнях планет NCCR Planets. - Тому ми порівняли склад планет з теоретичною, охолодженою версією їх зірки ".

"У той час як більша частина матеріалу зірки, в основному водень і гелій, залишається у вигляді газу при охолодженні, крихітна частина, що складається з породоутворюючого матеріалу, такого як залізо і силікати, конденсується", - пояснює вчений.

Такий підхід заснований на бернській моделі формування та еволюції планет, яка безперервно розробляється з 2003 року в Бернському університеті. Використовуючи цю модель, дослідники змогли розрахувати теоретичний склад породоутворюючого матеріалу "остигнула" зірки, а потім порівняти його зі складом кам'янистих планет.

"Наші результати показують, що припущення щодо складу зірок і планет в цілому вірні, - говорить автор статті Вардан Адібекян (Vardan Adibekyan) з Університету Порто і Інституту астрофізики і досліджень Іспанії в Португалії. - Склад кам'янистих планет дійсно тісно пов'язаний зі складом їх приймаючої зірки. Однак відносини не такі прості ".

В цілому отримані результати підтвердили первинну гіпотезу про подібність складів, але з'ясувалися і несподівані деталі. Так, вчені очікували, що утримання основних елементів у зірці, що "остигнула", будуть максимальними, проте вмісту заліза в деяких екзопланетах виявилося навіть більше, ніж у їхніх материнських зірках. Автори припускають, що це може бути пов'язано з гігантськими зіткненнями, які пережили ці небесні тіла. При таких зіткненнях зовнішні, більш легкі оболонки планет руйнувалися, а більш щільне залізне ядро ​​збереглося.