Άστρα που “καταπίνουν” πλανήτες, Astronomers identify signature of Earth-eating stars

Some Sun-like stars are ‘Earth-eaters.’ During their development they ingest large amounts of the rocky material from which ‘terrestrial’ planets like Earth, Mars and Venus are made. Credit: Vanderbilt University

Αστρονόμοι ανέπτυξαν ένα μοντέλο με το οποίο μπορούν να υπολογίσουν τον αντίκτυπο που έχει στα άστρα η «κατανάλωση» πλανητών αποτελούμενων από βαριά στοιχεία.

Η μέθοδος αυτή προσθέτει στην κατανόηση των επιστημόνων για τη διαδικασία του σχηματισμού των πλανητών ενώ μπορεί να χρησιμεύσει και στην έρευνα για βραχώδεις πλανήτες πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα.

Κατά την εξέλιξη της ζωής ενός άστρου διάφοροι παράγοντες μπορούν να συντελέσουν ώστε να συγκρουστεί με κάποιον πλανήτη, γεγονός που αναμφίβολα θα προκαλέσει τη διάλυση του δεύτερου. Μία τέτοια περίπτωση θα έχει επιπτώσεις στη σύνθεση του άστρου, οι οποίες μπορούν να εκτιμηθούν, σύμφωνα με τους ερευνητές του πανεπιστημίου Βάντερμπιλτ.

How do solar systems form? Specifically, why do some systems form smaller rocky worlds, while others are dominated by gas giants? A recent study led by Trey Mack, a graduate student in astronomy at Vanderbilt University, may have found the answer. Image Credit: Thinkstock.com

Ένα άστρο παρόμοιο με τον Ήλιο, αποτελείται από ήλιο και υδρογόνο σε ένα ποσοστό τουλάχιστον 98% της σύνθεσής του. Τα υπόλοιπα συστατικά των άστρων αυτών κατηγοριοποιούνται από τους επιστήμονες ως «μέταλλα» και η «μεταλλικότητα» είναι ένα όρος που μετράει το λόγο των βαρύτερων στοιχείων προς τα ελαφρότερα σε ένα άστρο.

Από τη δεκαετία του ’90, όταν οι αστρονόμοι ξεκίνησαν την έρευνα για εξωπλανήτες υπήρξε και η ιδέα της σύνδεσης της μεταλλικότητας των άστρων με την πιθανότητα να φιλοξενούν πλανητικά συστήματα, με τα πιο μεταλλικά άστρα να συγκεντρώνουν περισσότερες πιθανότητες για να σχηματιστεί στην περιοχή τους ένας βραχώδης πλανήτης.

Στη νέα έρευνα, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν σε ορισμένα χημικά στοιχεία όπως το αλουμίνιο, το πυρίτιο και το σίδηρο που βρίσκονται σε μικρές περιεκτικότητες στα άστρα αλλά αποτελούν και σημαντικό τμήμα της σύνθεσης σε πλανήτες όπως ο δικός μας.

Ερευνώντας το δυαδικό αστρικό σύστημα HD 20781 και HD 20782, στο οποίο τα δίδυμα άστρα είναι γνωστό πως έχουν πλανητικά συστήματα, διαπίστωσαν πως οι συνθέσεις τους είναι διαφορετικές, κάτι ανεξήγητο από τη στιγμή που δημιουργήθηκαν από το ίδιο νέφος αερίων και σκόνης.

Οι σκοτεινές γραμμές απορρόφησης του φάσματος αποκαλύπτουν την χημική σύσταση του άστρου. What if we could determine if a given star is likely to host a planetary system like our own by breaking down its light into a single high-resolution spectrum and analyzing it? A spectrum taken of the Sun is shown above. The dark bands result from specific chemical elements in the star’s outer layer, like hydrogen or iron, absorbing specific frequencies of light. By carefully measuring the width of each dark band, astronomers can determine just how much hydrogen, iron, calcium and other elements are present in a distant star. The new model suggests that a G-class star with levels of refractory elements like aluminum, silicon and iron significantly higher than those in the Sun may not have any Earth-like planets because it has swallowed them. (N.A.Sharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF)

Αναλύοντας τη σύνθεσή τους μέσω του φάσματος της ακτινοβολίας τους υπολόγισαν πως η διαφοροποίηση έγκειται κατά πάσα πιθανότητα στο γεγονός πως το ένα από τα δύο άστρα είχε στο παρελθόν καταβροχθίσει από το περιβάλλον του βαριά υλικά που ισοδυναμούν με 10-20 φορές τη μάζα της Γης και τουλάχιστον 20 φορές τη μάζα της Γης το δεύτερο.

Τα αποτελέσματα αυτά υποστηρίζουν τη θεωρία πως η σύνθεση ενός άστρου σχετίζεται με τη φύση του πλανητικού συστήματος που φιλοξενεί.   

Από την επακόλουθη ανάλυση προέκυψε πως δεν είναι πιθανό τα δύο αυτά άστρα να περιβάλλονται πλέον από κάποιον βραχώδη πλανήτη, όμως η προέκταση των αποτελεσμάτων σε πιο γενικά συμπεράσματα θα μπορέσει ίσως να επιτρέψει σύντομα στους επιστήμονες να αποφαίνονται για τη μη ύπαρξη πλανητών που να μοιάζουν με τη Γη σε άστρα με όμοια χημική υπογραφή. Η έρευνα δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό the Astrophysical Journal.