حقوق الصورة: ناسا
كشف مسح للنجوم في منطقتنا عن أن الأغنياء في المعادن ، مثل الحديد والتيتانيوم ، أكثر عرضة بخمس مرات لكواكب تدور حولها. تقول ديبرا فيشر من جامعة كاليفورنيا في بيركلي: "إذا نظرت إلى النجوم الغنية بالمعادن ، فإن 20٪ منها لديها كواكب. هذا مذهل ". (ساهم دارين أوزبورن)
تُظهر المقارنة بين 754 نجمًا قريبًا مثل شمسنا - بعضها مع الكواكب وبعضها الآخر - بشكل قاطع أنه كلما زاد وجود الحديد والمعادن الأخرى في النجم ، زادت فرصة وجود كوكب مرافق.
وقالت ديبرا فيشر ، عالمة الفلك بجامعة كاليفورنيا في بيركلي: "كان علماء الفلك يقولون إن 5 في المائة فقط من النجوم لديها كواكب ، لكن هذا ليس تقييماً دقيقاً للغاية". "نحن نعلم الآن أن النجوم الوفيرة بالمعادن الثقيلة تزيد احتمالية احتوائها على الكواكب المدارية بخمس مرات مقارنة بالنجوم التي تعاني من نقص في المعادن. إذا نظرت إلى النجوم الغنية بالمعادن ، فإن 20٪ منها لديها كواكب. هذا مذهل ".
وأضاف الزميل جيف فالنتي ، مساعد الفلكي في معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) في بالتيمور ، ماريلاند: "المعادن هي البذور التي تتكون منها الكواكب".
ستقدم فيشر تفاصيل التحليل الذي قامت به هي وفالنتي الساعة 1:30 مساءً. التوقيت الرسمي الشرقي الأسترالي (AEST) يوم الاثنين ، 21 يوليو ، في اجتماع الاتحاد الفلكي الدولي في سيدني ، أستراليا.
يتم إنشاء الحديد وعناصر أخرى أثقل من الهيليوم - ما يجمعه الفلكيون معًا باسم "المعادن" - عن طريق تفاعلات الاندماج داخل النجوم ويتم زرعها في الوسط النجمي بواسطة انفجارات مستعرات أعظم مذهلة. وهكذا ، بينما كانت المعادن نادرة للغاية في التاريخ المبكر لمجرة درب التبانة ، بمرور الوقت ، أصبح كل جيل متتالي من النجوم أكثر ثراء في هذه العناصر ، مما يزيد من فرص تكوين كوكب.
وقال فالنتي: "النجوم التي تتشكل اليوم من المرجح أن يكون لديها كواكب أكثر من الأجيال الأولى من النجوم". "إنها طفرة طفرة كوكبية."
مع نمو عدد الكواكب خارج المجموعة الشمسية - من المعروف الآن أن حوالي 100 نجم يحتوي على كواكب - لاحظ علماء الفلك أن النجوم الغنية بالمعادن من المرجح أن تأوي الكواكب. كان الفلكي غييرمو غونزاليز ونونو سانتوس قد اقترحا في السابق وجود ارتباط بين "المعدن" للنجم - وهو مقياس لوفرة الحديد في الطبقة الخارجية للنجم والذي يشير إلى وفرة العديد من العناصر الأخرى ، من النيكل إلى السيليكون. بضع عشرات من النجوم الحاملة للكوكب.
المسح الجديد للوفرة المعدنية بواسطة Fischer و Valenti هو الأول الذي يغطي عينة كبيرة إحصائيًا من 61 نجمة مع الكواكب و 693 نجمة بدون كواكب. يوفر تحليلهم الأرقام التي تثبت وجود علاقة بين وفرة المعادن وتكوين الكوكب.
"لقد نظر الناس بالفعل بتفاصيل عادلة في معظم النجوم ذات الكواكب المعروفة ، لكنهم تجاهلوا بشكل أساسي مئات النجوم التي لا يبدو أن لديها كواكب. قال فالنتي ، وهو خبير في تحديد التركيب الكيميائي للنجوم ، إن هذه النجوم التي لا تحظى بالتقدير الكافي توفر السياق لفهم سبب تشكل الكواكب.
تشير البيانات إلى أن النجوم مثل الشمس ، التي يعتبر محتواها المعدني نموذجيًا للنجوم في جوارنا ، لديها فرصة بنسبة 5 إلى 10 في المائة لوجود كواكب. النجوم التي تحتوي على معدن أكبر بثلاث مرات من الشمس لديها فرصة بنسبة 20 بالمائة لإيواء الكواكب ، في حين أن النجوم التي تحتوي على 1/3 المحتوى المعدني للشمس لديهم فرصة بنسبة 3 بالمائة تقريبًا لامتلاك كواكب. إن النجوم الـ 29 الأكثر فقراً بالمعادن في العينة ، وكلها تحتوي على أقل من 1/3 من الوفرة المعدنية للشمس ، ليس لديها كواكب.
قال فيشر: "تشير هذه البيانات إلى وجود عتبة معدنية ، وبالتالي لا تتمتع جميع النجوم في مجرتنا بنفس الفرصة لتشكيل أنظمة الكواكب". "سواء كان للنجم رفقاء كوكبيون أم لا هو شرط ولادته. أولئك الذين لديهم حصة أولية أكبر من المعادن لديهم ميزة على أولئك الذين ليس لديهم ، وهو الاتجاه الذي يمكننا الآن رؤيته بوضوح مع هذه البيانات الجديدة ".
حدد الفلكيان التركيب المعدني من خلال تحليل 1600 أطياف من أكثر من 1000 نجم قبل تضييق التحليل إلى 754 نجمًا تمت ملاحظته لفترة طويلة بما يكفي لحكم كوكب عملاق للغاز في الداخل أو الخارج. تمت ملاحظة بعض هذه النجوم لمدة 15 عامًا من قبل فيشر وجيفري مارسي أستاذ علم الفلك في جامعة كاليفورنيا في بيركلي وزميله بول بتلر ، الآن في معهد كارنيجي بواشنطن ، في بحثهم المنهجي عن الكواكب خارج المجموعة الشمسية حول النجوم القريبة. تم مسح جميع النجوم 754 لأكثر من عامين ، وهو ما يكفي من الوقت لتحديد ما إذا كان هناك كوكب قريب بحجم المشتري أو لا.
على الرغم من أن أسطح النجوم تحتوي على العديد من المعادن ، إلا أن الفلكيين ركزوا على خمسة - الحديد والنيكل والتيتانيوم والسيليكون والصوديوم. بعد أربع سنوات من التحليل ، تمكن الفلكيون من تجميع النجوم حسب التركيب المعدني وتحديد احتمالية أن النجوم ذات تركيبة معينة لها كواكب. بالنسبة للحديد ، على سبيل المثال ، تم تصنيف النجوم بالنسبة لمحتوى الحديد للشمس ، والذي يبلغ 0.0032٪.
وشدد فيشر على أن "هذا هو أكثر مسح غير متحيز من نوعه". "إنه فريد من نوعه لأنه تم تحديد جميع الوفرة المعدنية بنفس التقنية وقمنا بتحليل جميع النجوم في مشروعنا بأكثر من عامين من البيانات."
.
قال فيشر إن البيانات الجديدة تشير إلى سبب احتمال قيام النجوم الغنية بالمعادن بتطوير أنظمة الكواكب أثناء تكوينها. تتوافق البيانات مع الفرضية القائلة بأن العناصر الأثقل تلتصق ببعضها البعض بشكل أسهل ، مما يسمح بتكوين الغبار والصخور ونوى الكواكب في النهاية حول النجوم المشعلة حديثًا. نظرًا لأن النجم الشاب وقرص الغبار والغاز المحيط بهما سيكون لهما نفس التركيب ، فإن التكوين المعدني الذي لوحظ من النجم يعكس وفرة المواد الخام ، بما في ذلك المعادن الثقيلة ، المتوفرة في القرص لبناء الكواكب. تشير البيانات إلى وجود علاقة خطية تقريبًا بين كمية المعادن وفرصة إيواء الكواكب.
قال مارسي: "تخبرنا هذه النتائج عن سبب وجود بعض الكواكب في مجرتنا درب التبانة في حين أن البعض الآخر لا يمتلكها". "يجب أن تتجمع المعادن الثقيلة معًا لتكوين صخور تتجمع هي نفسها في النوى الصلبة للكواكب."
ويدعم البحث الذي أجراه فيشر وفالنتي الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء ، والمؤسسة الوطنية للعلوم ، ومجلس أبحاث فيزياء الجسيمات وعلم الفلك (PPARC) في المملكة المتحدة ، والمرصد الأنغلو - أسترالي ، وصن مايكروسيستمز ، ومرصد كيك ، ومرصد كيك. مراصد جامعة كاليفورنيا في ليك.
المصدر الأصلي: نشرة بيركلي الإخبارية
