Οι βραχώδεις εξωπλανήτες είναι πιο περίεργοι από όσο νομίζαμε

Ένας αστρονόμος από το NOIRLab του NSF συνεργάστηκε με έναν γεωλόγο από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Φρέσνο, για να κάνει τις πρώτες εκτιμήσεις των τύπων πετρωμάτων που βρίσκονται σε πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από κοντινά αστέρια. Αφού μελέτησαν τη χημική σύσταση των «μολυσμένων» λευκών νάνων, καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι οι περισσότεροι βραχώδεις πλανήτες που περιφέρονται γύρω από κοντινά αστέρια είναι πιο διαφορετικοί και εξωτικοί από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως, με είδη πετρωμάτων που δεν υπάρχουν πουθενά στο ηλιακό μας σύστημα.

Οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει χιλιάδες πλανήτες Περιφέρονται γύρω από τα αστέρια του γαλαξία μας – γνωστοί ως εξωπλανήτες. Ωστόσο, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε ακριβώς από τι αποτελούνται αυτοί οι πλανήτες ή αν κάποιος από αυτούς μοιάζει με τη Γη. Για να προσπαθήσει να το ανακαλύψει, ο αστρονόμος του NOIRLab Siyi Xu του NSF συνεργάστηκε με τον γεωλόγο Keith Buterka από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Φρέσνο, για να μελετήσει την ατμόσφαιρα αυτού που είναι γνωστό ως ρύπος. λευκοί νάνοι. Αυτοί είναι οι πυκνοί, θρυμματισμένοι πυρήνες προηγουμένως κανονικών αστεριών όπως ο Ήλιος που περιέχουν εξωτικό υλικό από πλανήτες, αστεροειδείς ή άλλα βραχώδη σώματα που κάποτε περιφέρονταν γύρω από το αστέρι αλλά τελικά έπεσαν σε έναν λευκό νάνο και «μόλυναν» την ατμόσφαιρά του. Αναζητώντας στοιχεία που δεν μπορούν να βρεθούν φυσικά στην ατμόσφαιρα του λευκού νάνου (κάτι άλλο εκτός από υδρογόνο και ήλιο), οι επιστήμονες μπορούν να καταλάβουν από τι ήταν φτιαγμένα τα βραχώδη πλανητικά σώματα που έπεσαν στο αστέρι.

Οι Buterka και Shaw εξέτασαν 23 μολυσμένους λευκούς νάνους, όλοι σε απόσταση 650 ετών φωτός από τον ήλιο, μετρώντας με ακρίβεια το ασβέστιο, το πυρίτιο, το μαγνήσιο και τον σίδηρο χρησιμοποιώντας το Παρατηρητήριο WM Keck στη Χαβάη, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble και άλλα παρατηρητήρια. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μετρημένες ποσότητες αυτών των στοιχείων για να ανακατασκευάσουν τα ορυκτά και τα πετρώματα που θα μπορούσαν να σχηματίσουν. Βρήκαν ότι αυτοί οι λευκοί νάνοι έχουν πολύ μεγαλύτερο εύρος συνθέσεων από οποιονδήποτε από τους εσωτερικούς πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος, κάτι που δείχνει ότι οι πλανήτες τους έχουν μια ποικιλία πλανητών. Πέτρα Είδος. Στην πραγματικότητα, μερικές από τις συνθέσεις είναι τόσο ασυνήθιστες που οι Butyrka και Shaw έπρεπε να δημιουργήσουν νέα ονόματα (όπως “πυροξενίτης χαλαζίας” και “Periclase donets”) για να ταξινομήσουν τους νέους τύπους βράχου που πρέπει να υπήρχαν σε αυτούς τους πλανήτες.

“Ενώ ορισμένοι εξωπλανήτες που περιφέρονται γύρω από μολυσμένους λευκούς νάνους μοιάζουν με τη Γη, οι περισσότεροι έχουν τύπους πετρωμάτων που είναι ξένοι στο ηλιακό μας σύστημα”, είπε ο Shaw. «Δεν έχουν άμεσους αντίστοιχους στο ηλιακό σύστημα».

Η Buterka περιγράφει τι μπορεί να σημαίνουν αυτοί οι νέοι τύποι βράχου για τους βραχώδεις κόσμους στους οποίους ανήκουν. «Ορισμένοι τύποι πετρωμάτων που βλέπουμε από τα δεδομένα των λευκών νάνων θα διαλύσουν περισσότερο νερό από ό,τι οι βράχοι στη Γη και μπορεί να επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται οι ωκεανοί», εξήγησε. «Μερικοί τύποι πετρωμάτων μπορεί να λιώσουν σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες και να δημιουργήσουν ένα φλοιό παχύτερο από το πέτρωμα της Γης, και ορισμένοι τύποι πετρωμάτων μπορεί να είναι πιο αδύναμοι, γεγονός που μπορεί να διευκολύνει την εξέλιξη των τεκτονικών πλακών».

Προηγούμενες μελέτες μολυσμένων λευκών νάνων βρήκαν στοιχεία από βραχώδη σώματα, όπως ασβέστιο, αλουμίνιο και λίθιο. Ωστόσο, οι Buterka και Shaw εξήγησαν ότι αυτά είναι δευτερεύοντα στοιχεία (τα οποία συνήθως αποτελούν ένα μικρό μέρος του βράχου της Γης) και οι μετρήσεις των κύριων στοιχείων (που αποτελούν ένα μεγάλο μέρος του πετρώματος της Γης), ειδικά το πυρίτιο, είναι απαραίτητες για να γνωρίζουμε την αλήθεια. Τι είδους βράχοι υπήρχαν σε αυτούς τους πλανήτες.

Επιπλέον, οι Butyrka και Shaw δηλώνουν ότι τα υψηλά επίπεδα μαγνησίου και τα χαμηλά επίπεδα πυριτίου που μετρήθηκαν στην ατμόσφαιρα των λευκών νάνων δείχνουν ότι τα βραχώδη συντρίμμια που εντοπίστηκαν μπορεί να προέρχονται από τα εσωτερικά μέρη των πλανητών – από τον μανδύα και όχι από τον φλοιό τους . Ορισμένες προηγούμενες μελέτες για μολυσμένους λευκούς νάνους ανέφεραν σημάδια ηπειρωτικού φλοιού βραχώδεις πλανήτες που κάποτε περιφερόταν γύρω από αυτά τα αστέρια, αλλά η Butyrka και ο Shaw δεν βρήκαν στοιχεία για βράχους στον φλοιό της Γης. Ωστόσο, οι παρατηρήσεις δεν αποκλείουν εντελώς ότι οι πλανήτες έχουν ηπειρωτικό φλοιό ή άλλους τύπους φλοιού. «Πιστεύουμε ότι εάν υπάρχουν πετρώματα φλοιού, δεν μπορούμε να τα δούμε, ίσως επειδή εμφανίζονται σε ένα πολύ μικρό κλάσμα σε σύγκριση με τη μάζα άλλων πλανητικών συστατικών, όπως ο πυρήνας και ο μανδύας, που πρέπει να μετρηθούν», είπε ο Μπουτέρκα. δηλωθείς.

Σύμφωνα με τον Xu, το ζεύγος ενός αστρονόμου και ενός γεωλόγου ήταν το κλειδί για την αποκάλυψη των μυστικών που κρύβονταν στη μολυσμένη ατμόσφαιρα του λευκού νάνου. “Συνάντησα τον Keith Buterka σε ένα συνέδριο και ήμουν ενθουσιασμένος που μπορούσε να με βοηθήσει να κατανοήσω τα συστήματα που παρατηρούσα. Μου δίδαξε γεωλογία, του δίδαξε αστρονομία και ανακάλυψε πώς να κατανοήσει τα μυστηριώδη συστήματα εξωπλανητών.”

Τα αποτελέσματα του ζευγαριού δημοσιεύτηκαν στο τεύχος 2 Νοεμβρίου 2021 του Συνδέσεις με τη φύση.

Παρουσιάζεται από το NOIRLab