Когда-то Млечный Путь разорвал на куски и поглотил карликовую галактику. Это повлияло на металличность звезд в нем. Теперь ученые ищут планеты, которые могли образоваться в результате этого события.
Остатки других галактик во Млечном Пути
Наши поиски экзопланет сосредоточены на звездах Млечного Пути. Они оказались успешными: на сегодняшний день обнаружено более 6000 экзопланет. Ученые даже начинают выходить за пределы простого обнаружения и работают над определением других характеристик этих планет, особенно их атмосфер.
Но у Млечного Пути подтверждена 61 спутниковая галактика, а вероятно, их гораздо больше. Многие из этих меньших галактик потеряли свой водород, необходимый для образования звезд, вследствие взаимодействия с гало Млечного Пути. В других галактиках приливные взаимодействия создали потоки звезд, простирающиеся сквозь космос. Еще другие спутниковые галактики являются лишь остатками, потерявшими большинство своих звезд в результате слияния с Млечным Путем. Как эти среды оказывают влияние на экзопланеты?
Чтобы это понять, астрономы должны найти экзопланеты в этих спутниковых галактиках или их остатках. Новое исследование описывает и определяет усилия по поиску экзопланет в одной из остаточных спутниковых галактик Млечного Пути. Оно называется «Поиск экзопланет, родившихся за пределами Млечного Пути: дизайн исследования VOYAGERS».
Особенности экзопланет вокруг остатков звезд карликовых галактик
«Наблюдения за последние несколько десятилетий показали, что планеты являются распространенным явлением вокруг соседних звезд в нашей Галактике, но о планетах, образовавшихся за пределами Млечного Пути, известно очень мало, — пишут авторы. — Мы описываем структуру и начальный этап реализации исследования, целью которого является проверка гипотезы о существовании планет, вращающихся вокруг остатков звезд древних карликовых галактик, слившихся с Млечным Путем, и если это так, то как они отличаются от своих аналогов во Млечном Пути?».
VOYAGERS расшифровывается как Views Of Yore —– Ancient Gaia-enceladus Exoplanet Revealing Survey (взгляд в прошлое — исследование древней экзопланеты Гая-Энцелад). Оно сосредоточено на Гая-Энцеладе (также известная как Гая-Сосиска, Галактика-Сосиска, Гая-Энцелад-Сосиска), которая является остатком карликовой галактики, слившейся с Млечным Путем между 8 и 11 миллиардами лет назад. Это последнее крупное слияние в истории Млечного Пути. Астрономы идентифицировали семь шаровых скоплений Галактики, которые раньше являлись частью Гая-Сосиски.
6000 экзопланет — это большая выборка, но все же ограниченная. Большинство из них вращаются вокруг звезд главной последовательности в диске Млечного Пути. Эти звезды обычно имеют металличность, очень близкую к солнечной, и это слабое место выборки. «Однако эта перепись известных экзопланет не полностью отражает широкое разнообразие звезд во Вселенной, включая бедные металлами звезды из ранней Вселенной и звезды, найденные в карликовых галактиках», — объясняют авторы. Новое исследование призвано устранить этот недостаток.
Фактор металличности звезд в формировании экзопланет
Металличность является критическим фактором как для звезд, так и для планет, которые образуются из солнечных туманностей. Каждая туманность имеет определенную металличность, которая обозначает концентрацию элементов, тяжелее водорода и гелия. Металличность во Вселенной увеличивается с течением времени и с появлением и исчезновением поколений светил, поскольку звезды создают более тяжелые элементы путем нуклеосинтеза. Когда звезды приближаются к концу своей жизни, эти элементы снова распространяются в космосе, чтобы быть поглощенными следующим поколением светил и их планетами.
«Мы предполагаем, что некоторые планеты, вероятно, образовались в среде с низкой металличностью и высоким содержанием альфа-элементов (элементов, образованных в результате слияния ядер гелия) ранней Вселенной, и эта популяция может отличаться по частоте возникновения и составу от тех, что найдены в более поздних звездах диска Млечного Пути», — пишут авторы. К альфа-элементам относятся кислород, неон, сера и магний. Они образуются за более короткий промежуток времени звездами, которые взрываются как сверхновые с коллапсом ядра только за миллионы лет.
Наши 6000 экзопланет обнаружили определенные закономерности в процессах их формирования. В частности, вокруг звезд с низкой металличностью реже встречаются планеты с массой, превышающей юпитерианскую. Зато частота появления экзопланет с массой Нептуна и меньше, кажется, совсем не зависит от металличности. Ученые, исследующие экзопланеты, также установили, что планеты с массой меньше массы Нептуна имеют более низкую плотность, если они формируются вокруг светил с низким содержанием металлов. Еще одна связь между экзопланетами и металличностью звезды заключается в том, что суперземли с коротким периодом вращения встречаются относительно редко вокруг светил с низким содержанием металлов.
Все это способствует лучшему пониманию пригодности экзопланет для жизни. Вопрос состоит в том, как эти закономерности связаны со звездами и экзопланетами в остаточных спутниковых галактиках?
«Поиск планет в GES (Gaia-Enceladus Sausage) открывает интересные возможности, поскольку до сих пор остается непонятным, как образуются планеты в средах за пределами Млечного Пути и как условия низкой металличности влияют на эти процессы», — говорят исследователи.
Поиск планет у звезд с низкой металличностью в Гайя-Энцеладе
VOYAGERS будет использовать метод радиальной скорости (RV) для исследования звезд главной последовательности и несколько эволюционированных звезд в GES. Главной целью является поиск экзопланет, образовавшихся в средах с низким содержанием металлов, отделенных от Млечного Пути. Существует более 47 000 светил, идентифицированных как звезды GES, и исследователи начали с них. Затем они отфильтровали их, и остались лишь 156 светил, пригодных для обнаружения экзопланет благодаря своей яркости и другим свойствам. Звезды были дополнительно проверены на пригодность для наблюдений RV, и в результате тщательной оценки и отбора осталось 22 звезды в GES.
Исследовательская группа заявляет, что их будущие наблюдения будут сосредоточены на 10 звездах главной последовательности, чтобы ускорить получение результатов, а также на изучении других объектов в менее оптимальных условиях наблюдения.
«Кроме того, исследование разработано таким образом, что если мы не обнаружим планет, мы сможем с уверенностью определить, что частота появления экзопланет с массой Нептуна значительно ниже для объектов GES, чем для родившихся во Млечном Пути звезд», — пишут авторы.
Если это окажется правдой, это подтвердит гипотезу металла в образовании планет. Одно из положений гипотезы состоит в том, что звезды, богатые металлами, имеют большую вероятность образовать гигантские планеты, поскольку у них больше тяжелых элементов для формирования больших ядер.
Образование звезд, металличность и образование экзопланет — все это части большой, сложной головоломки. Когда эти части найдут свое правильное место в ней, мы узнаем больше о потенциальной пригодности для жизни и перспективах существования жизни в других местах. Нахождение планет с массой Нептуна в этих средах с низкой металличностью приблизит головоломку на один маленький шаг к завершению.
По материалам phys.org
