Kunstnerens indtryk af seks planeter, der kredser om den sollignende stjerne Kepler-11. (NASA/Tim Pyle) I vores tidlige solsystem hvirvlede en gigantisk protoplanetarisk skive af støv, sten og gas rundt om den nydannede Sol. Noget af dette materiale blev til sidst bundet sammen gennem tyngdekraften for at danne de unge versioner af de planeter, vi kender i dag - inklusive vores hjem, Jorden.
Ny forskning offentliggjort i tidsskriftet Videnskab har været med til at bekræfte, om klippeplaneter, der ligner Jorden og vores naboer Venus og Mars , i modsætning til store gasformige planeter som Neptun og Jupiter , besidder en tilsvarende procentdel af tunge grundstoffer sammenlignet med deres hjemmestjerner.
Et team af forskere indsamlede data fra en samling af 32 lavmasse exoplaneter fundet i kredsløb om 27 stjerner, der ligner Solen i størrelse og spektraltype.
Astronomer kan måle stjernernes kemiske sammensætning ved analysere lys, der passerer gennem deres stjerneatmosfære. Gennem spektroskopisk undersøgelse opstår huller i lysets frekvensbånd, der indikerer, hvilke grundstoffer der er til stede i stjernen.
'Forekomsten af grundstoffer i atmosfæren af hovedsekvensstjerner afspejler deres bulksammensætning (undtagen de letteste grundstoffer) inden for et par procent, hvilket meteoritmålinger har vist at være gyldige for Solen,' forklarer undersøgelsens forfattere .
Gennem denne proces var forskerne i stand til at få et præcist billede af forholdet mellem tunge grundstoffer i de exoplanet-værtsstjerner, de var målrettet mod.
'Vi analyserede spektre af 21 værtsstjerner fra de udvalgte planeter (HD 80653 har ikke et tilgængeligt spektrum) og målte deres atmosfæriske kemiske sammensætning. Vi bestemte mængderne af magnesium (Mg), silikone (Si) og jern (Fe) i værtsstjernerne, som er de vigtigste stendannende grundstoffer,' de skriver .
Det har astrofysikere teoretiseret at overfloden af tungere grundstoffer - som jern og magnesium - i en protoplanetarisk skive sandsynligvis afspejles i stjernen, der forankrer solsystemet, da de samme materialer ville have været til stede under dannelsesfasen.
Dette betyder, at klippeplaneter og deres stjerner sandsynligvis deler forholdet mellem tunge grundstoffer i deres samlede masse. Men hvor tæt forbundet disse forhold er, har ikke været helt klart.
'Teori forudsiger, at Fe/Si og Mg/Si overflodsforhold i stjerner og planeter forbliver meget ens under planetdannelsesprocessen. Den atmosfæriske overflod af ildfaste elementer (såsom Mg, Si og Fe) af sol-type stjerner betragtes derfor som en proxy for sammensætningen af den oprindelige protoplanetariske skive,' Bemærk forfatterne.
Ved at bruge exoplaneternes masser, radier og modeller af planetariske interiører, beregnede forskerne den mulige jern-massefraktion af hver planet i prøven, idet de tog i betragtning, at både jern kan være til stede kun i kernen, og at jern kunne være til stede i kernen og i kappen på hver planet.
Hver planets jernmassefraktion blev derefter sammenlignet med jernmassefraktionen af den protoplanetariske skive, som blev afledt af værtsstjernens sammensætning.
Forfatterne fandt ud af, at jernfraktionerne af stjernerne og planeterne, der kredser om dem, korrelerede med hinanden, men ikke på en 1:1-basis. Dette tyder på, at subtile forskelle i fordelingen af grundstoffer i den protoplanetariske skive, og processer relateret til planetdannelse, spiller en væsentlig rolle i bestemmelsen af en stenet planets endelige kemiske sammensætning.
Mens der var små forskelle i mængden af tungere grundstoffer mellem stjerner og deres kredsende planeter, giver resultaterne støtte til at udlede den kemiske sammensætning af klippeplaneter fra stjernernes overflod af større klippedannende grundstoffer såsom jern, magnesium og silicium, noget der er antaget i tidligere undersøgelser.
Derudover bemærker resultaterne fra det nye papir, at super-Jorden og super- Merkur klasse exoplaneter ser ud til at have forskellige kemiske sammensætninger, hvilket tyder på forskelle i deres planetariske dannelsesprocesser - data, der vil være nyttige til fremtidig exoplanetarisk forskning.
Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Videnskab .