Künstlerische Darstellung von sechs Planeten, die den sonnenähnlichen Stern Kepler-11 umkreisen. (NASA/Tim Pyle) In unserem frühen Sonnensystem wirbelte eine riesige protoplanetare Scheibe aus Staub, Gestein und Gas um die neu entstandene Sonne. Ein Teil dieses Materials verband sich schließlich durch die Schwerkraft und bildete die jugendlichen Versionen der Planeten, die wir heute kennen – einschließlich unserer Heimat Erde.
Neue Forschungsergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft hat dazu beigetragen, zu bestätigen, ob es felsige Planeten gibt, die der Erde und unseren Nachbarn ähneln Venus Und Mars , im Gegensatz zu großen Gasplaneten wie Neptun und Jupiter , besitzen im Vergleich zu ihren Heimatsternen einen ähnlichen Anteil an schweren Elementen.
Ein Forscherteam sammelte Daten aus einer Sammlung von 32 massearmen Exoplaneten, die 27 Sterne umkreisen, die in Größe und Spektraltyp der Sonne ähneln.
Astronomen können die chemische Zusammensetzung von Sternen abschätzen Analysieren Licht, das ihre Sternatmosphären durchdringt. Durch spektroskopische Untersuchungen treten Lücken im Frequenzband des Lichts auf, die darauf hinweisen, welche Elemente im Stern vorhanden sind.
„Die Häufigkeit der Elemente in der Atmosphäre von Hauptreihensternen spiegelt deren Massenzusammensetzung (mit Ausnahme der leichtesten Elemente) innerhalb weniger Prozent wider, was Meteoritenmessungen für die Sonne als gültig erwiesen haben.“ erklären die Studienautoren .
Durch diesen Prozess konnten die Forscher ein genaues Bild der Verhältnisse schwerer Elemente in den von ihnen anvisierten Exoplaneten-Wirtssternen gewinnen.
„Wir haben die Spektren von 21 Wirtssternen der ausgewählten Planeten analysiert (für HD 80653 ist kein Spektrum verfügbar) und ihre atmosphärische chemische Zusammensetzung gemessen.“ „Wir haben die Häufigkeit von Magnesium (Mg), Silikon (Si) und Eisen (Fe) in den Wirtssternen bestimmt, die die wichtigsten gesteinsbildenden Elemente sind.“ Sie schreiben .
Astrophysiker haben theoretisiert dass sich die Fülle an schwereren Elementen – wie Eisen und Magnesium – in einer protoplanetaren Scheibe wahrscheinlich in dem Stern widerspiegelt, der das Sonnensystem verankert, da während der Entstehungsphase dieselben Materialien vorhanden gewesen wären.
Das bedeutet, dass Gesteinsplaneten und ihre Sterne wahrscheinlich einen Anteil schwerer Elemente an ihrer Gesamtmasse aufweisen. Es ist jedoch nicht ganz klar, wie eng diese Verhältnisse miteinander verknüpft sind.
„Die Theorie sagt voraus, dass die Häufigkeitsverhältnisse von Fe/Si und Mg/Si in Sternen und Planeten während des Planetenbildungsprozesses sehr ähnlich bleiben.“ „Die atmosphärische Häufigkeit feuerfester Elemente (wie Mg, Si und Fe) sonnenähnlicher Sterne wird daher als Indikator für die Zusammensetzung der ursprünglichen protoplanetaren Scheibe angesehen.“ Notiz die Autoren.
Unter Verwendung der Massen, Radien und ... der Exoplaneten Modelle Bei der Untersuchung des Planeteninneren berechneten die Forscher den möglichen Eisenmassenanteil jedes Planeten in der Probe, wobei sie berücksichtigten, dass Eisen möglicherweise nur im Kern vorhanden ist und dass Eisen im Kern und im Mantel jedes Planeten vorhanden sein könnte.
Anschließend wurde der Eisenmassenanteil jedes Planeten mit dem Eisenmassenanteil der protoplanetaren Scheibe verglichen, der aus der Zusammensetzung des Muttersterns abgeleitet wurde.
Die Autoren fanden heraus, dass die Eisenanteile der Sterne und der sie umkreisenden Planeten miteinander korrelierten, allerdings nicht auf einer 1:1-Basis. Dies deutet darauf hin, dass subtile Unterschiede in der Verteilung der Elemente in der protoplanetaren Scheibe und Prozesse im Zusammenhang mit der Planetenbildung eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der endgültigen chemischen Zusammensetzung eines Gesteinsplaneten spielen.
Während es geringfügige Unterschiede in der Häufigkeit schwererer Elemente zwischen Sternen und ihren umlaufenden Planeten gab, unterstützen die Ergebnisse die Ableitung der chemischen Zusammensetzung von Gesteinsplaneten aus der Häufigkeit wichtiger gesteinsbildender Elemente wie Eisen, Magnesium und Silizium in den Sternen wurde in früheren Studien angenommen.
Darüber hinaus weisen die Ergebnisse des neuen Papiers darauf hin, dass Super-Erde und Super- Quecksilber Exoplaneten dieser Klasse scheinen unterschiedliche chemische Zusammensetzungen zu haben, was auf Unterschiede in ihren Planetenentstehungsprozessen schließen lässt – Daten, die für die zukünftige Exoplanetenforschung nützlich sein werden.
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht Wissenschaft .