Para peneliti di Universitas Vanderbilt telah mengembangkan model baru yang menunjukkan tanda kimia dari elemen bintang demi elemen dan mengungkapkan bagaimana tanda itu diubah oleh menelan planet mirip Bumi.
Beberapa bintang mirip Matahari adalah ‘pemakan bumi.’ Selama perkembangannya, mereka menelan sejumlah besar material berbatu yang darinya planet ‘terestrial’ seperti Bumi, Mars adalah planet terkecil kedua di tata surya kita dan planet keempat dari matahari. Ini adalah dunia gurun yang berdebu, dingin, dengan atmosfer yang sangat tipis. Besi oksida lazim di Mars' permukaannya menghasilkan warna kemerahan dan julukannya "Planet Merah." Mars' nama berasal dari dewa perang Romawi.
Mars dan Venus, planet kedua dari matahari, dinamai menurut dewi Romawi cinta dan keindahan. Setelah bulan, ia adalah objek alam paling terang kedua di langit malam. Rotasinya (243 hari Bumi) memakan waktu lebih lama daripada orbitnya Matahari (224,7 hari Bumi). Terkadang disebut Bumi' “planet saudara” karena komposisi, ukuran, massa, dan kedekatannya yang mirip dengan Matahari. Planet ini tidak memiliki satelit alami.
Venus dibuat.
Trey Mack, seorang mahasiswa pascasarjana astronomi di Universitas Vanderbilt, telah mengembangkan model yang memperkirakan efek diet semacam itu terhadap komposisi kimia bintang dan menggunakannya untuk menganalisis sepasang bintang kembar yang keduanya memiliki planetnya sendiri.
Hasil penelitian dipublikasikan secara online di Astrophysical Journal.
“Trey telah menunjukkan bahwa kita benar-benar dapat memodelkan tanda kimia sebuah bintang secara detail, elemen demi elemen, dan menentukan bagaimana tanda itu diubah oleh menelan planet mirip Bumi,” kata Profesor Astronomi Vanderbilt Keivan Stassun, yang mengawasi penelitian tersebut. belajar. “Setelah mendapatkan spektrum resolusi tinggi untuk bintang tertentu, kami benar-benar dapat mendeteksi tanda itu secara mendetail, elemen demi elemen.”
Kemampuan ini akan menambah pemahaman para astronom tentang proses pembentukan planet serta membantu pencarian exoplanet mirip Bumi yang sedang berlangsung, menurut para astronom.
Pertama, beberapa latar belakang: Bintang terdiri dari lebih dari 98 persen hidrogen dan helium. Semua elemen lainnya membentuk kurang dari 2 persen massanya. Para astronom secara sewenang-wenang mendefinisikan semua unsur yang lebih berat daripada hidrogen dan helium sebagai logam dan menciptakan istilah “metalisitas” untuk mengacu pada rasio kelimpahan relatif besi terhadap hidrogen dalam susunan kimia bintang.
Sejak pertengahan 1990-an, ketika para astronom mengembangkan kemampuan untuk mendeteksi planet ekstrasurya dalam jumlah besar, ada beberapa penelitian yang berupaya menghubungkan metalisitas bintang dengan pembentukan planet. Dalam salah satu penelitian semacam itu, para peneliti di Laboratorium Nasional Los Alamos berpendapat bahwa bintang dengan tingkat metalitas tinggi lebih mungkin untuk mengembangkan sistem planet daripada bintang dengan tingkat metalitas rendah. Studi lain menyimpulkan bahwa Jupiter panas adalah planet terbesar di tata surya dan planet kelima dari matahari. Ini adalah raksasa gas dengan massa lebih besar dari gabungan semua planet lain. Namanya berasal dari dewa Romawi Jupiter.
Planet seukuran Jupiter ditemukan didominasi bintang melingkar dengan metalisitas tinggi sementara planet yang lebih kecil ditemukan mengitari bintang dengan berbagai kandungan logam.
Membangun karya rekan penulis Simon Schuler dari University of Tampa, yang memperluas pemeriksaan komposisi kimia bintang di luar kandungan besinya, Mack mengambil jenis analisis ini selangkah lebih maju dengan melihat kelimpahan 15 unsur spesifik relatif terhadap kelimpahan unsur-unsur tertentu. matahari. Dia sangat tertarik pada unsur-unsur seperti aluminium, silikon, kalsium, dan besi yang memiliki titik leleh lebih tinggi dari 1.200 derajat. Skala Fahrenheit adalah skala suhu, dinamai dari fisikawan Jerman Daniel Gabriel Fahrenheit dan berdasarkan yang dia usulkan pada tahun 1724. Di Fahrenheit skala suhu, titik beku air membeku adalah 32 °F dan air mendidih pada suhu 212 °F, pemisahan 180 °F, seperti yang didefinisikan pada permukaan laut dan tekanan atmosfer standar.
Fahrenheit (600 derajat Skala Celsius, juga dikenal sebagai skala celcius, adalah skala suhu dinamai astronom Swedia Anders Celcius.Dalam skala Celsius, 0 °C adalah titik beku air dan 100 °C adalah titik didih air pada tekanan 1 atm.
Celcius) karena ini adalah bahan tahan api yang berfungsi sebagai blok bangunan untuk benda mirip Bumi planet.
Mack, Schuler dan Stassun memutuskan untuk menerapkan teknik ini pada pasangan biner yang menghuni planet yang ditunjuk HD 20781 dan HD 20782. Kedua bintang seharusnya terkondensasi dari awan debu dan gas yang sama sehingga keduanya harus dimulai dengan komposisi kimia yang sama. Pasangan biner khusus ini adalah yang pertama ditemukan di mana kedua bintang memiliki planetnya sendiri.
Kedua bintang dalam pasangan biner tersebut adalah bintang kerdil kelas-G yang mirip dengan Matahari. Satu bintang yang diorbit rapat oleh dua Neptunus merupakan planet terjauh dari matahari. Di tata surya kita, itu adalah planet terbesar keempat berdasarkan ukuran, dan terpadat ketiga. Itu dinamai dewa laut Romawi.
planet seukuran Neptunus. Planet lainnya memiliki satu planet seukuran Jupiter yang mengikuti orbit yang sangat eksentrik Perbedaan dalam sistem planet mereka membuat kedua bintang ini ideal untuk mempelajari hubungan antara exoplanet dan komposisi kimia dari inang bintang mereka.
Ketika mereka menganalisis spektrum kedua bintang, para astronom menemukan bahwa kelimpahan relatif unsur-unsur refraktori secara signifikan lebih tinggi daripada Matahari. Mereka juga menemukan bahwa semakin tinggi suhu leleh unsur tertentu, semakin tinggi kelimpahannya, sebuah tren yang berfungsi sebagai tanda menarik dari konsumsi bahan batuan mirip Bumi. Mereka menghitung bahwa masing-masing kembar harus mengkonsumsi 10-20 bahan batuan massa Bumi tambahan untuk menghasilkan tanda kimia. Secara khusus, bintang dengan planet seukuran Jupiter tampaknya telah menelan tambahan sepuluh massa Bumi sementara bintang dengan dua planet seukuran Neptunus menelan 20 massa tambahan.
Hasilnya mendukung proposisi bahwa komposisi kimia bintang dan sifat sistem planetnya saling terkait.
Bagaimana jika kita dapat menentukan apakah sebuah bintang tertentu mungkin memiliki sistem planet seperti milik kita dengan memecah cahayanya menjadi satu spektrum beresolusi tinggi dan menganalisisnya? Spektrum yang diambil dari Matahari ditunjukkan di atas. Pita gelap dihasilkan dari unsur kimia tertentu di lapisan luar bintang, seperti hidrogen atau besi, yang menyerap frekuensi cahaya tertentu. Dengan hati-hati mengukur lebar setiap pita gelap, para astronom dapat menentukan berapa banyak hidrogen, besi, kalsium, dan elemen lain yang ada di bintang yang jauh. Model baru ini menunjukkan bahwa bintang kelas-G dengan tingkat elemen refraktori seperti aluminium, silikon, dan besi yang jauh lebih tinggi daripada Matahari mungkin tidak memiliki planet mirip Bumi karena telah menelannya. (NASharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF)
“Bayangkan bintang itu awalnya membentuk planet berbatu seperti Bumi. Lebih jauh, bayangkan itu juga membentuk planet raksasa gas seperti Jupiter, ”kata Mack. “Planet berbatu terbentuk di wilayah dekat bintang yang panas dan raksasa gas terbentuk di bagian luar sistem planet yang dingin. Namun, setelah raksasa gas terbentuk sepenuhnya, mereka mulai bermigrasi ke dalam dan, seperti yang mereka lakukan, gravitasinya mulai menarik dan menarik planet berbatu bagian dalam.
“Dengan tarikan dan tarikan yang tepat, raksasa gas dapat dengan mudah memaksa planet berbatu untuk terjun ke bintang. Jika cukup banyak planet berbatu yang jatuh ke dal
am bintang, mereka akan mencapnya dengan tanda kimia tertentu yang dapat kita deteksi.”
Mengikuti logika ini, tidak mungkin salah satu dari kembar biner memiliki planet terestrial. Di satu kembar, dua planet seukuran Neptunus mengorbit bintang cukup dekat, sepertiga jarak antara Bumi dan Matahari. Di kembaran lainnya, planet seukuran Jupiter menghabiskan banyak waktu di bagian luar sistem planet, tetapi orbitnya yang eksentrik juga membuatnya sangat dekat dengan bintang. Para astronom berspekulasi bahwa alasan bintang dengan dua planet seukuran Neptunus menelan lebih banyak materi terestrial daripada kembarannya adalah karena kedua planet itu lebih efisien dalam mendorong materi ke dalam bintangnya daripada satu planet seukuran Jupiter dalam mendorong materi ke dalam bintangnya. .
Jika tanda kimia bintang kelas-G yang menelan planet berbatu terbukti universal, “ketika kita menemukan bintang dengan tanda kimia serupa, kita akan dapat menyimpulkan bahwa sistem planet mereka pasti sangat berbeda dari kita dan kemungkinan besar mereka kekurangan planet berbatu dalam,” kata Mack. “Dan ketika kita menemukan bintang yang tidak memiliki ciri-ciri ini, maka mereka adalah kandidat yang baik untuk menampung sistem planet yang mirip dengan kita.”
Ditambahkan Stassun: “Karya ini mengungkapkan bahwa pertanyaan apakah dan bagaimana bintang membentuk planet sebenarnya adalah pertanyaan yang salah. Pertanyaan sebenarnya tampaknya adalah berapa banyak planet yang dibuat bintang menghindari nasib dimakan oleh bintang induknya?
Penelitian ini didukung oleh National Science Foundation memberikan hibah AAG AST-1009810 dan PAARE AST-0849736.
Publikasi : Claude E. Mack III, et al., “Detailed Abundances of Planet-Hosting Wide Binaries. I. Apakah Pembentukan Planet Mencetak Tanda Kimia di Atmosfer HD 20782/81?,” 2014, ApJ, 787, 98; doi:10.1088/0004-637X/787/2/98
Salinan PDF Studi : Kelimpahan Terperinci dari Binari Luas yang Menghosting Planet. I. Apakah Pembentukan Planet Mencetak Tanda Kimia di Atmosfer HD 20782/81?
Gambar: NASharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF
