Астрономы выяснили, в каких условиях формируются суперземли

Начиная с 1990-х годов астрономы обнаружили более 5000 экзопланет. Особое внимание среди них привлекают суперземли, которые редко формируются вблизи самых распространенных звезд в нашей Галактике. Результаты работы, опубликованной в журнале The Astronomical Journal, помогли пролить свет на причины этого явления.  

Считается, что формированию планет, особенно земного типа, способствует высокое содержание металлов в звезде и ее протопланетном диске. Однако для звезд M-типа или красных карликов характерна низкая металличность. 

Напомним, что металличность — это показатель содержания в звезде элементов тяжелее гелия. Чем она выше, тем больше в звезде и ее окрестностях строительных блоков для твердых планет: железа, кремния и магния. Низкая металличность, в свою очередь, предполагает меньшее количество твердого материала и затрудняет формирование планет по традиционным моделям.

Металличность также позволяет астрономам определять возраст небесных объектов. Если звезды и туманности богаты металлами, то они, скорее всего, образовались относительно недавно, в отличие от объектов с низким содержанием тяжелых элементов, которые, вероятно, родились в ранней Вселенной. Это означает, что первые суперземли сформировались примерно семь миллиардов лет назад.

Собрав выборку из 10 тысяч красных карликов, металличность которых хорошо изучена, авторы нового исследования объединили ее с данными из существующих экзопланетных каталогов, полученных с помощью миссий Kepler и TESS. Затем астрономы проанализировали частоту обнаружения суперземель вблизи М-звезд в зависимости от их химического состава. 

Результаты показали прямую корреляцию между металличностью звезды и частотой обнаружения у нее суперземель. Значит, чем больше в звездах тяжелых элементов, тем выше вероятность того, что вокруг них сформируются суперземли.

Выводы, сделанные учеными, также позволяют установить верхний предел количества и распределения малых планет в нашей Галактике.

«Теперь мы знаем, что у звезд с низким содержанием металлов не происходит обильного образования планет. Это поразительно», — заключили авторы научной работы.

Новое исследование поможет астрономам расширить модели формирования планетных систем с учетом влияния металличности, что значительно повысит их точность. Результаты также открывают новые возможности в поиске обитаемых миров и подчеркивают важность междисциплинарного подхода в астрономии.