Korrelaatio planeettojen kautta kulkevien raskaiden elementtien ja heidän vanhempiensa metallisuuden välillä. Kuvaluotto: A&A. Klikkaa suurentaaksesi
Löydetyistä 188 ekstrasolaarisesta planeetasta 10 on kauttakulku; näemme heidät, koska he himmentävät vanhempaa tähteä eteenpäin kulkeessa. Tämä antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden tutkia näiden planeettojen todellista koostumusta. Eurooppalaiset tähtitieteilijät ovat havainneet, että näiden “kuumien Jupitereiden” metallisisältö riippuu niiden emolevyssä olevan metallin määrästä, joka muuttaa niiden ytimen kokoa.
Eurooppalaisten tähtitieteilijöiden ryhmä, jota johtaa T. Guillot (CNRS, Cote d'Azurin observatorio, Ranska), julkaisee uuden tutkimuksen Pegasids-fysiikasta (tunnetaan myös nimellä kuumat Jupiterit) tähtitiedestä. He havaitsivat, että Pegasidien raskaiden elementtien määrä korreloi niiden vanhempien tähtien metallisuuteen. Tämä on ensimmäinen askel ymmärtää ekstrasolaaristen planeettojen fyysistä luonnetta.
Tähän asti tähtitieteilijät ovat löytäneet 188 ekstrasolaarista planeettaa, joista 10 tunnetaan nimellä ”kauttakulkuplaneetat”. Nämä planeetat kulkevat tähtensä ja meidän välillä välillä jokaisella radalla. Nykyiset tekniset rajoitukset huomioon ottaen ainoat havaittavissa olevat kauttakulkuplaneetit ovat jättiläisiä planeettoja, jotka kiertävät lähellä vanhempaa tähtään, joka tunnetaan nimellä “kuumat Jupiterit” tai Pegasidit. Kymmenen tähän mennessä tiedossa olevaa kauttakulkuplaneettata on massa välillä 110 - 430 Maan massaa (vertailua varten Jupiter, 318 Maan massalla, on aurinkokunnan massiivisin planeetta).
Vaikka kulkevat planeetat ovat harvinaisia, ne ovat avain planeettojen muodostumisen ymmärtämiseen, koska ne ovat ainoat, joille sekä massa että säde voidaan määrittää. Periaatteessa saatu keskimääräinen tiheys voi rajoittaa niiden yleistä koostumusta. Keskimääräisen tiheyden muuttaminen globaaliksi koostumukseksi vaatii kuitenkin tarkkoja malleja planeettojen sisäisestä rakenteesta ja kehityksestä. Tilannetta vaikeuttaa suhteellisen heikko tietomme aineiden käyttäytymisestä korkeissa paineissa (paine jättiläisten planeettojen sisätiloissa on yli miljoona kertaa maan ilmakehän paine). Huhtikuuhun 2006 asti tunnetuista yhdeksästä kauttakulkuplaneetasta vain vähiten massiivisen planeetan kokoonpano voitiin määrittää tyydyttävästi. Sen osoitettiin sisältävän massiivisen raskaiden elementtien ytimen, noin 70-kertainen maapallon massaan verrattuna, 40: n maapallon massan kanssa vedyn ja heliumin verhokäyrällä. Jäljellä olevista kahdeksasta planeetasta kuuden havaittiin koostuvan pääosin vedystä ja heliumista, kuten Jupiterissa ja Saturnuksessa, mutta niiden ydinassa ei voitu määrittää. Kahden viimeksi mainitun havaittiin olevan liian suuri selitettäviksi yksinkertaisilla malleilla.
Tristan Guillot ja hänen tiiminsä pitivät ensimmäistä kertaa yhtenä kokonaisuutena ja poikkeuksellisen suurista planeetoistaan katsottuna, että yhdeksällä läpikulkevalla planeetalla on homogeeniset ominaisuudet, joiden ydin massa on 0 (ei ydintä tai pieni) ylöspäin 100-kertaisesti maan massaan ja sitä ympäröivään vedyn ja heliumin verhokäyrään. Joidenkin pegasidien tulisi siksi sisältää suurempia määriä raskaita alkuaineita kuin odotettiin. Kun verrattiin pegasidien raskaiden elementtien massaa emolevyjen metallisuuteen, he havaitsivat myös korrelaation olevan olemassa planeettojen kanssa, jotka ovat syntyneet tähtien ympärillä, jotka ovat yhtä metallirikkaita kuin aurinkomme ja joilla on pienet ytimet, kun taas planeetat kiertävät tähtiä joissa on kaksi tai kolme kertaa enemmän metalleja, on paljon suurempia ytimiä. Heidän tuloksensa julkaistaan Astronomy & Astrophysics -lehdessä.
Planeettamuodostusmallit eivät ole pystyneet ennustamaan tällä tavoin monista planeetoista löydettyjä suuria määriä raskaita elementtejä, joten nämä tulokset viittaavat siihen, että ne on tarkistettava. Tähtien ja planeettojen koostumuksen välinen korrelaatio on vahvistettava läpikulkevien planeettojen uusilla löytöillä, mutta tämä työ on ensimmäinen askel ekstrasolaaristen planeettojen fyysisen luonteen ja niiden muodostumisen tutkimisessa. Se selittää miksi kauttakulkuplaneettoja on niin vaikea löytää. Koska useimmissa pegasideissa on suhteellisen suuret ytimet, ne ovat odotettua pienempiä ja vaikeampia havaita niiden kulkeessa tähtiä edessä. Joka tapauksessa tämä on erittäin lupaava lokakuussa käynnistettävälle CNES-avaruusoperaatiolle COROT, jonka pitäisi löytää ja johtaa karakterisoimaan kymmeniä kulkevia planeettoja, mukaan lukien pienemmät planeetat ja planeetat, jotka kiertävät liian kaukana tähdestään, jotta ne voidaan havaita maasta .
Entä kymmenes kauttakulkuplaneetta? XO-1b julkistettiin äskettäin, ja sen havaitaan olevan myös poikkeuksellisen suuri planeetta, joka kiertää aurinkometallin tähden. Mallit viittaavat siihen, että sillä on hyvin pieni ydin, joten tämä uusi löytö vahvistaa ehdotettua tähti-planeetta-metallisuuden korrelaatiota.
Alkuperäinen lähde: NASA Astrobiology
