• Home
  • Chimica
  • Astronomia
  • Energia
  • Natura
  • Biologia
  • Fisica
  • Elettronica
  •  science >> Scienza >  >> Astronomia
    Collegamento di una composizione chimica di stelle e formazione del pianeta

    Il concetto artistico di una giovane stella circondata da pianeti e anelli di polvere che si formano quando si formano di recente, pianeti rocciosi si scontrano tra loro. Un nuovo studio presentato alla 238a conferenza dell'American Astronomical Society descrive un nuovo metodo per quantificare la relazione tra la composizione chimica di una stella e la formazione dei pianeti, lavoro che potrebbe aiutare i ricercatori a identificare le singole stelle che hanno una maggiore probabilità di ospitare pianeti. Credito:NASA/JPL-Caltech

    I ricercatori del Dipartimento di Fisica e Astronomia della Penn hanno sviluppato un nuovo metodo per comprendere meglio la relazione tra la composizione chimica di una stella e la formazione dei pianeti. Lo studio è stato condotto dal neolaureato Jacob Nibauer per la sua tesi di laurea con Bhuvnesh Jain ed è stato co-supervisionato dall'ex postdoc della Penn Eric Baxter. I ricercatori hanno scoperto che la maggior parte delle stelle nel loro set di dati è simile nella composizione al sole, in qualche modo in contrasto con il lavoro precedente e implicando che molte stelle della Via Lattea potrebbero ospitare i propri pianeti simili alla Terra. Questi risultati sono stati presentati alla 238a conferenza dell'American Astronomical Society e pubblicati anche nel Giornale Astrofisico .

    La tecnica più comune per trovare esopianeti, quelli che esistono al di fuori del sistema solare, coinvolge il metodo di transito, quando un esopianeta si sposta tra la sua stella e l'osservatore e provoca un calo della luminosità della stella. Mentre la maggior parte degli esopianeti conosciuti sono stati scoperti usando questo metodo, questo approccio è limitato perché gli esopianeti possono essere rilevati solo quando la loro orbita e l'osservatore sono perfettamente allineati e hanno periodi di orbita sufficientemente brevi. La seconda tecnica più potente, la velocità radiale o metodo Doppler, ha altre limitazioni nella sua capacità di trovare pianeti.

    Ciò solleva la domanda, Se i pianeti non possono essere rilevati attorno a una stella, si può dedurre la loro esistenza studiando la stella ospite? I ricercatori hanno scoperto che la risposta a questa domanda è un sì qualificato, con nuovi metodi che aiutano gli astronomi a capire meglio come la formazione degli esopianeti sia correlata alla composizione della stella su cui orbitano.

    "L'idea è che i pianeti e le stelle nascano dalla stessa nuvola natale, quindi puoi immaginare uno scenario in cui un pianeta roccioso si aggancia a materiale sufficiente per lasciare la tarda superficie stellare impoverita di quegli elementi, " dice Nibauer. "L'obiettivo è di rispondere se le stelle che ospitano il pianeta hanno un aspetto diverso dalle stelle senza pianeti, e un modo per farlo è cercare le firme della formazione dei pianeti nella composizione della superficie stellare. Fortunatamente, la composizione di una stella, almeno dei suoi strati esterni, può essere dedotto dal suo spettro, la distribuzione dell'intensità della luce su diverse frequenze."

    Per fare questo, i ricercatori hanno utilizzato i dati dell'Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE-2), concentrandosi su 1, 500 stelle della galassia della Via Lattea con dati di composizione chimica per cinque elementi diversi. Il nuovo contributo di Nibauer è stato quello di applicare le statistiche bayesiane per misurare l'abbondanza di cinque rocce che formano, o "refrattario, "elementi e popolazioni di stelle oggettivamente separate in base alla loro composizione chimica.

    Una proiezione dei dati di APOGEE, con punti arancioni che indicano le stelle utilizzate in questa analisi (in alto) e i rapporti di abbondanza di un sottoinsieme di elementi chimici rispetto al ferro nella popolazione di stelle simili al Sole (in basso). Credito:Jacob Nibauer

    Il metodo di Nibauer consente ai ricercatori di osservare le stelle con bassi rapporti segnale-rumore, o dove lo sfondo della misurazione può essere più grande del segnale stesso della stella. "Questo quadro, piuttosto che concentrarsi su una base stella per stella, combina misurazioni su tutta la popolazione permettendoci di caratterizzare la distribuzione globale delle abbondanze chimiche, " dice Nibauer. "Per questo motivo, siamo in grado di includere popolazioni di stelle molto più grandi rispetto agli studi precedenti".

    I ricercatori hanno scoperto che il loro set di dati separava nettamente le stelle in due popolazioni. Stelle esaurite, che costituiscono la maggioranza del campione, mancano elementi refrattari rispetto alla popolazione non impoverita. Ciò potrebbe indicare che il materiale refrattario mancante nella popolazione impoverita è rinchiuso in pianeti rocciosi. Questi risultati sono coerenti con altri più piccoli, studi mirati di stelle che utilizzano misurazioni della composizione chimica più precise. Però, l'interpretazione di questi risultati differisce dagli studi precedenti in quanto il sole sembra appartenere a una popolazione che costituisce la maggioranza del campione.

    "Gli studi precedenti erano incentrati sul sole, quindi le stelle o sono come il sole o no, ma Jake ha sviluppato una metodologia per raggruppare stelle simili senza fare riferimento al sole, " dice Jain. "Questa è la prima volta che un metodo che 'lascia parlare i dati' ha trovato due popolazioni, e poi potremmo mettere il sole in uno di quei gruppi, che si è rivelato essere il gruppo impoverito".

    Questo studio fornisce anche una strada promettente per identificare le singole stelle che potrebbero avere una maggiore probabilità di ospitare i propri pianeti, dice Nibauer. "L'obiettivo a lungo termine è identificare grandi popolazioni di esopianeti, e qualsiasi tecnica che possa porre un vincolo probabilistico sulla probabilità che una stella sia un pianeta ospite senza dover fare affidamento sul consueto metodo di transito è molto preziosa, " lui dice.

    E se l'esaurimento delle stelle della Via Lattea è la norma, questo potrebbe significare che la maggior parte di queste stelle potrebbe essere orbitata da pianeti simili alla Terra, aprendo la possibilità che le stelle a cui "mancano" elementi più pesanti semplicemente li abbiano rinchiusi in esopianeti rocciosi orbitanti, anche se si stanno esplorando anche altre possibili connessioni con gli esopianeti. "Questo sarebbe eccitante se confermato da future analisi di set di dati più grandi, "dice Giain.


    © Scienza https://it.scienceaq.com