Учёные из Пенсильванского университета Джейкоб Нибауэр, Бхувнеш Джаин и Эрик Бакстер разработали новый метод поиска экзопланет, в основе которого лежит связь между химическим составом звезды и образованием планет вокруг неё. Проведённое исследование также показало, что большинство рассмотренных звёзд по своему химическому составу похожи на Солнце – находка, которая может указывать на большее, чем ранее предполагалось, количество схожих с Землёй планет во Млечном пути.
На данный момент самым распространённым способом поиска планет вне Солнечной системы является транзитный метод, который заключается в обнаружении падения светимости звезды во время прохода планеты между ней и наблюдателем. Несмотря на то, что большинство известных нам экзопланет было открыто именно с его помощью, транзитный метод имеет серьёзный недостаток: его применение возможно только в том случае, когда орбита планеты и наблюдатель находятся практически в одной плоскости. Кроме этого, планета должна иметь достаточно небольшой период обращения вокруг звезды. Этих минусов лишён второй популярный метод – метод Допплера, однако и он имеет свои ограничения.
В связи с этим возникает вопрос: если нельзя обнаружить планету напрямую, можно ли сделать вывод о её существовании, исходя из данных о звезде? Новое исследование показало, что можно: «Идея заключается в том, что и планеты, и звёзды рождаются из одного облака. То есть, легко представить ситуацию, когда каменистая планета забирает себе достаточно вещества, чтоб поверхность звезды стала обделена соответствующими элементами, – говорит Джейкоб, один из авторов. – Наша цель – узнать, отличаются ли звёзды с планетами от звёзд без них, и один из способов это определить – искать следы планетообразования в химическом составе поверхности светил. К счастью, состав их внешних слоёв можно определить по спектру».
Учёные использовали данные Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE-2), а именно – данные о 1500 звёздах Млечного пути и о концентрации в них пяти тугоплавких химических элементов (именно они являются главным строительным компонентом каменистых планет). Новизна метода Нибауэра заключается в применении методов Байесовской статистики для того, чтоб измерить избыток этих элементов в звёздах и разделить «подопытных» в группы на основе их химического состава.
По итогу исследователи получили две группы, представители одной из которых – «обеднённые» звёзды – имели меньшее содержание тугоплавких элементов по сравнению со светилами из другой. Они же составляли большинство выборки. Это может указывать на то, что недостающие элементы находятся в составе каменистых планет. Такой результат не противоречит предыдущим точечным исследованиям, однако отличается тем, что на этот раз Солнце было отнесено к группе обеднённых звёзд.
«Предыдущие исследования ориентировались на Солнце – звёзды были либо похожи на него, либо нет. Методология Джейкоба позволяет группировать похожие звёзды без привязки к Солнцу, – говорит Джаин. – Впервые с помощью подобного метода было обнаружено две группы, и мы смогли поместить Солнце в одну из них – как оказалось, в группу обеднённых».
По словам Джейкоба, исследование даёт возможность определять конкретные звёзды, вокруг которых с большей вероятностью могут вращаться планеты: «Долгосрочная цель – идентифицировать большое количество экзопланет, так что любая методология, которая может без использования транзитного метода дать вероятностною оценку того, может ли звезда иметь планету, очень ценна».
Если большинство звёзд во Млечном пути действительно принадлежат к категории обеднённых, то возможно, что вокруг многих из них вращаются планеты, подобные Земле. Это, в свою очередь, может значить, что у звёзд, которым «не хватает» тяжелых элементов, их забрали каменистые планеты. «Будет очень здорово, если это подтвердится в будущем анализе более крупных наборов данных» – говорит Джаин.
Статья была представлена на 238-м съезде Американского астрономического сообщества, а также опубликована в The Astrophysical Journal. Прочитать полную статью можно по ссылке.
Источник: Penn Today.