Для правильного формування Суперземлі потрібні багаті на метал зірки

Згідно з новим дослідженням, Суперземлі стикаються зі значними проблемами у формуванні поблизу зірок з бідним вмістом металу. Це відкриття ставить під сумнів попередні припущення про формування планет і проливає нове світло на те, як найдавніші зірки Всесвіту могли вплинути на розподіл планет у нашій галактиці.

Використовуючи металічність – велику кількість елементів, важчих за гелій – астрономи можуть простежити історію зірок і планетних систем, пропонуючи нове розуміння умов, необхідних для формування суперземлі.

Металічність і формування планет

Металічність, в астрономічних термінах, вимірює наявність у зірці елементів, важчих за гелій. Зірки, багаті цими елементами, як наше Сонце, молодші, тоді як зірки з бідним вмістом металу походять із раннього Всесвіту. Попередні дослідження натякали на поступове зниження утворення планет із зменшенням металевості, але це нове дослідження відкриває різку межу, де утворення суперземлі стає вкрай малоймовірним.

Провідний автор дослідження Кірстен Болі нещодавно отримала ступінь доктора філософії з астрономії в Університеті штату Огайо.

«Коли зірки змінюють життя, вони збагачують навколишній простір, доки у вас не буде достатньо металів або заліза для формування планет. Але навіть для зірок з нижчою металічністю вважалося, що кількість планет, які вони можуть утворити, ніколи не досягне нуля», — пояснив Болі.

Швидкість утворення суперземлі

Щоб перевірити існуючі прогнози, команда Боулі розробила каталог із 10 000 зірок з бідним металом, використовуючи дані з супутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Виходячи з відомих тенденцій, вони очікували знайти близько 68 суперземель. Проте, всупереч очікуванням, дослідники не виявили жодного. «По суті, ми знайшли скелю, де ми очікували побачити повільний або поступовий схил, який продовжує рухатися», — сказав Болі. «Очікувані показники появи зовсім не збігаються».

Ця «скеля» простягається майже на половину віку Всесвіту, тобто утворення суперземлі стало життєздатним лише близько семи мільярдів років тому.

«Сім мільярдів років тому, ймовірно, є найкращою точкою, де ми починаємо бачити пристойний шматочок утворення суперземлі», — зазначив Болі.

Бідні на метал зірки та суперземлі

Наслідки цих висновків глибокі. Зірки, що утворилися до цього порогу металевості, не мали б матеріалів, необхідних для формування суперземлі, що різко обмежило кількість таких планет у нашій галактиці.

«Тепер ми знаємо, що в подібному зірковому типі, як у нашому зразку, не очікується рясного утворення планет, коли ви проходите область металічності з мінусом 0,5», — сказав Болі.

Наслідки в пошуках життя

Для тих, хто шукає позаземне життя, це відкриття уточнює, на чому зосередити пошук. «Ви не хочете шукати райони, де життя не буде сприятливим, або там, де ви навіть не думаєте, що знайдете планету», — зауважив Болі.

Дослідження щодо формування планет дає важливі підказки, починаючи від того, чи може планета утримувати воду, і закінчуючи своїм магнітним полем – ключовими умовами для життя. Хоча дослідження піднімає важливі питання про формування планет, необхідні подальші дослідження. На щастя, майбутні проекти, такі як Римський космічний телескоп імені Ненсі Грейс NASA та місія PLATO Європейського космічного агентства, допоможуть розширити пошуки планет у зонах, придатних для життя.

«Ці інструменти будуть справді життєво важливими для визначення кількості планет і отримання якомога більшої кількості подальших спостережень», — сказав Болі.

Розуміння суперземлі

Суперземлі — це екзопланети, масивніші за Землю, але значно менші за крижані гіганти, такі як Уран або Нептун. Незважаючи на свою назву, планети не обов’язково схожі на Землю з точки зору умов або придатності для проживання.  Термін «суперземлі» в першу чергу стосується їх розміру, який коливається приблизно від 1,5 до 10 мас Землі.

Ці планети представляють великий інтерес для вчених, оскільки вони є одними з найпоширеніших типів екзопланет, які зустрічаються в нашій галактиці, хоча в нашій Сонячній системі їх немає.  Деякі суперземлі можуть бути скелястими, як Земля, з тонкою атмосферою, тоді як інші можуть мати товсту, газоподібну атмосферу, як Нептун. На цих планетах потенційно може бути рідка вода, що зробить їх основними цілями для пошуку життя за межами нашої Сонячної системи.

Дослідження було результатом співпраці дослідників зі штату Огайо, Каліфорнійського технологічного інституту, Університету Арізони, Університету Макгілла, штату Пенсільванія та Університету Південного Квінсленда за підтримки Національного наукового фонду та NASA.