Колись Чумацький Шлях розірвав на шматки та поглинув карликову галактику. Це вплинуло на металічність зір у ньому. Тепер науковці шукають планети, що могли утворитися внаслідок цієї події.
Залишки інших галактик у Чумацькому Шляху
Наші пошуки екзопланет зосереджені на зорях Чумацького Шляху. Вони виявилися успішними: на сьогодні виявлено понад 6000 екзопланет. Науковці навіть починають виходити за межі простого виявлення і працюють над визначенням інших характеристик цих планет, особливо їхніх атмосфер.
Але у Чумацького Шляху підтверджено 61 супутникову галактику, а ймовірно, їх набагато більше. Багато із цих менших галактик втратили свій водень, необхідний для утворення світил, внаслідок взаємодії з гало Чумацького Шляху. В інших галактиках припливні взаємодії створили потоки зір, що простягаються крізь космос. Ще інші супутникові галактики є лише залишками, які втратили більшість своїх світил внаслідок злиття з Чумацьким Шляхом. Як ці середовища впливають на екзопланети?
Щоб це зрозуміти, астрономи повинні знайти екзопланети в цих супутникових галактиках або їхніх залишках. Нове дослідження описує та визначає зусилля з пошуку екзопланет в одній із залишкових супутникових галактик Чумацького Шляху. Воно має назву «Пошук екзопланет, що народилися за межами Чумацького Шляху: дизайн-дослідження VOYAGERS».
Особливості екзопланет навколо залишків зір карликових галактик
«Спостереження за останні кілька десятиліть показали, що планети є поширеним явищем навколо сусідніх зір у нашій Галактиці, але про планети, що утворилися за межами Чумацького Шляху, відомо дуже мало, — пишуть автори. — Ми описуємо структуру та початковий етап реалізації дослідження, метою якого є перевірка гіпотези про існування планет, що обертаються навколо залишків зір стародавніх карликових галактик, які злилися з Чумацьким Шляхом, і, якщо це так, то як вони відрізняються від своїх аналогів у Чумацькому Шляху?».
VOYAGERS розшифровується як Views Of Yore — Ancient Gaia-enceladus Exoplanet Revealing Survey (погляд у минуле — дослідження стародавньої екзопланети Гая-Енцелад). Воно зосереджене на Гая-Енцелад (також відома як Гая-Сосиска, Галактика-Сосиска, Гая-Енцелад-Сосиска), яка є залишком карликової галактики, що злилася з Чумацьким Шляхом між 8 і 11 мільярдами років тому. Це останнє велике злиття в історії Чумацького Шляху. Астрономи ідентифікували сім кульових скупчень Галактики, які раніше були частиною Гая-Сосиски.
6000 екзопланет — це велика вибірка, але все ж обмежена. Більшість із них обертаються навколо зір головної послідовності в диску Чумацького Шляху. Ці зорі зазвичай мають металічність, дуже близьку до сонячної, і це є слабким місцем вибірки. «Однак цей перепис відомих екзопланет не повністю відображає широке розмаїття світил у Всесвіті, включаючи бідні на метали зорі з раннього Всесвіту та зорі, знайдені в карликових галактиках», — пояснюють автори. Нове дослідження має на меті усунути цей недолік.
Фактор металічності зір у формуванні екзопланет
Металічність є критичним фактором як для зір, так і для планет, які утворюються з сонячних туманностей. Кожна туманність має певну металічність, яка позначає концентрацію елементів, важчих за водень і гелій. Металічність у Всесвіті збільшується з плином часу і з появою та зникненням поколінь світил, оскільки зорі створюють важчі елементи шляхом нуклеосинтезу. Коли зорі наближаються до кінця свого життя, ці елементи знову розповсюджуються у космосі, щоб бути поглинутими наступним поколінням світил та їхніми планетами.
«Ми припускаємо, що деякі планети, ймовірно, утворилися в середовищі з низькою металічністю та високим вмістом альфа-елементів (елементів, утворених в результаті злиття ядер гелію) раннього Всесвіту, і ця популяція може відрізнятися за частотою виникнення та складом від тих, що знайдені у пізніше утворених зорях диска Чумацького Шляху», — пишуть автори. До альфа-елементів належать кисень, неон, сірка та магній. Вони утворюються за коротший проміжок часу зорями, які вибухають як наднові з колапсом ядра лише за мільйони років.
Наші 6000 екзопланет виявили певні закономірності у процесах їхнього формування. Зокрема, навколо зір із низькою металічністю рідше трапляються планети з масою, більшою за юпітеріанську. Натомість частота появи екзопланет із масою Нептуна та меншою, здається, зовсім не залежить від металічності. Науковці, які досліджують екзопланети, також встановили, що планети з масою, меншою за масу Нептуна, мають нижчу густину, якщо вони формуються навколо світил із низьким вмістом металів. Ще один зв’язок між екзопланетами та металічністю зорі полягає в тому, що суперземлі з коротким періодом обертання трапляються відносно рідко навколо світил із низьким вмістом металів.
Все це сприяє кращому розумінню придатності екзопланет для життя. Питання полягає в тому, як ці закономірності пов’язані із зорями та екзопланетами в залишкових супутникових галактиках?
«Пошук планет у GES (Gaia-Enceladus Sausage) відкриває цікаві можливості, оскільки досі залишається незрозумілим, як утворюються планети в середовищах за межами Чумацького Шляху і як умови низької металічності впливають на ці процеси», — говорять дослідники.
Пошук планет біля зір із низькою металічністю в Гая-Енцеладі
VOYAGERS використовуватиме метод радіальної швидкості (RV) для дослідження зір головної послідовності та світил, що дещо еволюціонували, в GES. Головною метою є пошук екзопланет, що утворилися в середовищах із низьким вмістом металів, відокремлених від Чумацького Шляху. Існує понад 47 000 світил, які ідентифіковані як зорі GES, і дослідники почали з них. Потім вони відфільтрували їх, і залишилися лише 156 світил, які були придатні для виявлення екзопланет завдяки своїй яскравості та іншим властивостям. Зорі були додатково перевірені на придатність для спостережень RV, і в результаті ретельної оцінки та відбору залишилося 22 зорі в GES.
Дослідницька група заявляє, що їхні майбутні спостереження будуть зосереджені на 10 зорях головної послідовності, щоб прискорити отримання результатів, а також на вивченні інших об’єктів у менш оптимальних умовах спостереження.
«Крім того, дослідження розроблене таким чином, що якщо ми не виявимо планет, ми зможемо з упевненістю визначити, що частота появи екзопланет із масою Нептуна значно нижча для об’єктів GES, ніж для світил, що народилися в Чумацькому Шляху», — пишуть автори.
Якщо це виявиться правдою, це підтвердить гіпотезу металічності в утворенні планет. Одне з положень гіпотези полягає в тому, що зорі, багаті на метали, мають більшу ймовірність утворити гігантські планети, оскільки в них більше важких елементів для формування великих ядер.
Утворення зір, металічність і утворення екзопланет — це все частини великої, складної головоломки. Коли ці частини знайдуть своє правильне місце в ній, ми дізнаємося більше про потенційну придатність для життя та перспективи існування життя в інших місцях. Знаходження планет з масою Нептуна в цих середовищах з низькою металічністю наблизить головоломку на один маленький крок до завершення.
За матеріалами phys.org
