Науковці з університету Пенсильванії, Джейкоб Нібауер, Бгувнеш Джаін та Ерік Бакстер розробили новий метод пошуку екзопланет, що ґрунтується на зв’язку між хімічним складом зірки та процесом утворення планет навколо неї. Проведене дослідження також показало, що більшість зірок, які було розглянуто, за хімічним складом схожі на Сонце – ця знахідка може вказувати на більшу, ніж раніше вважалося, кількість подібних до Землі планет у Чумацькому шляху.
Наразі найпоширенішим способом пошуку планет за межами Сонячної системи є транзитний метод, що полягає у виявленні спаду світності зірки під час проходу планети між нею та спостерігачем. Попри те, що більшість відомих нам екзопланет відкрито саме за допомогою цього методу, він має серйозну ваду: його використання є можливим лише у тому разі, коли орбіта планети та спостерігач знаходяться практично в одній площині. Окрім цього, планета має мати досить недовгий період обертання навколо зірки. Інший популярний метод, Доплерівський, позбавлений цих мінусів, проте має власні недоліки.
У зв’язку з цим постає питання: якщо неможливо знайти планету напряму, чи можна зробити висновок про її існування виходячи з даних про зірку? Нове дослідження показало, що це можливо: «Ідея полягає у тому, що і планети, і зірки народжуються з одної хмари. Тобто, нескладно уявити ситуацію, коли кам’яниста планета забирає на себе достатньо речовини, щоб поверхня зірки стала обділеною цими речовинами, – каже Джейкоб, один з авторів. – Нашою метою є дізнатися, чи відрізняються зірки з планетами від зірок без них, і один зі способів це виявити – шукати сліди планетоутворення у хімічному складі поверхні світил. На щастя, склад їхніх зовнішніх шарів можна визначити за спектром».
Науковці використовували дослідження, що їх виконала Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE-2), а саме – дані про 1500 зірок Чумацького шляху та про концентрацію в них п’яти важкотопних хімічних елементів (саме вони є головним будівельним компонентом кам’янистих планет). Новизна методу Нібауера полягає у застосуванні методів Баєсівської статистики для того, щоб вимірити достаток цих елементів у зірках та розділити «піддослідних» по групах на підставі їх хімічного складу.
В результаті дослідники отримали дві групи, представники одної з яких – «збіднені» зірки – мали менший вміст важкотопних елементів, ніж зірки в іншій. Ця ж група складала більшість вибірки. Це може вказувати на те, що елементи, яких не вистачає цим зіркам, натомість увійшли до складу кам’янистих планет на їх орбіті. Такий висновок не суперечить попереднім точковим дослідженням, але відрізняється тим, що цього разу Сонце було віднесене до групи збіднених зірок.
«Попередні дослідження орієнтувалися на Сонце – інші зірки були або схожі на нього, або ні. Методологія Джейкоба дозволяє групувати схожі зірки без прив’язки до Сонця, – каже Джаін. – Вперше за допомогою подібного методу було знайдено дві групи, і ми змогли помістити Сонце в одну з них – як виявилося, у групу збіднених».
За словами Джейкоба, дослідження надає можливість знаходити конкретні зірки, навколо яких з більшою ймовірністю можуть обертатися планети: «Довгостроковою метою є ідентифікувати велику кількість екзопланет, так що будь-яка методологія, яка дозволяє без використання транзитного методу дати ймовірнісну оцінку того, чи може зірка мати планету, є дуже цінною».
Якщо більшість зірок у Чумацькому шляху дійсно належать до категорії збіднених, то можливо, що навколо багатьох з них обертаються планети, подібні до Землі. Це, своєю чергою, може означати, що у зірок, яким «не вистачає» важких елементів, їх забрали кам’янисті планети. «Буде дуже здорово, якщо майбутній аналіз більших обсягів даних це підтвердить» – каже Джаін.
Статтю було представлено на 238-му з’їзді Американської астрономічної спільноти, а також опубліковано в The Astrophysical Journal. Прочитати повну статтю можна за посиланням.
Джерело: Penn Today.