Неожиданное открытие: суперземли не образуются, если у звезд мало металла — как это поможет нам найти инопланетную жизнь

10 сентября 2024, 07:13

Фото: NASA/Ames/JPL-Caltech. nasa.gov

Суперземли, такие как Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-62e, Kepler-62f (в сравнении с Землей, все изображения — художественные, за исключением Земли), не могли образовываться на протяжении первой половины существования Вселенной

Астрономы выяснили, что около бедных металлом звезд не появляются суперземли

Новое исследование показало: после определенного предела планеты размером больше Земли с трудом формируются вблизи звезд с низкой металличностью.

Ученые обнаружили, что звезды с отрицательной металличностью больше 0,5 не могут рождать планеты крупнее, чем Земля. Конечно, это не значит, что там отрицательное количество тяжелых элементов: за образец взяли наше Солнце и сравнивают с ним. Поскольку металлы образуются в процессе жизнедеятельности звезд, ученые вполне логично считают, что богатые металлами звезды и туманности сформировались недавно по космическим меркам, а бедные появились в ранней Вселенной.

Ранее ученые выяснили, что между металличностью и образованием некоторых типов планет, таких как субсатурны и субснептуны, есть взаимосвязь. Новая работа, опубликованная в The Astronomical Journal, впервые показывает, что для суперземель есть резкий предел условий, которые нужны для их формирования.

По словам ведущего автора научной работы Кирстен Боли, раньше считалось, что даже звезды с низкой металличностью все равно могут создавать какое-то количество планет. Другие работы заявляли, что формирование планет начинается, когда металличность звезд оказывается где-то в диапазоне от -2,5 до -0,5, но доказательств этому не было.

Чтобы проверить эту гипотезу, команда отобрала и обыскала 10 тысяч самых бедных металлами звезд, которые наблюдает миссия НАСА TESS. Если бы прогноз был правильным, экстраполяция на поиск планет вокруг одного региона из 85 тысяч бедных металлами звезд привела бы к открытию примерно 68 суперземель.

Встречаемость суперземель в зависимости от металличности для Kepler (черные круги) и K2 (серые круги), данные TESS в предположении, что все кандидаты — реальны (голубой квадрат), и 99,7% доверительные интервалы для расчета верхних пределов для данных TESS в предположении, что все кандидаты — ложноположительные (голубые треугольники). Фото: iopscience.iop.org

К удивлению ученых, ожидавших постепенного снижения количества суперземель в зависимости от металличности, они не нашли ни одной. Такой резкий обрыв дает астрономам данные, что примерно 7 миллиардов лет (из 13,8 миллиарда лет, прошедших, по современным оценкам, с момента Большого Взрыва) суперземли не образовывались вовсе.

Эти сведения позволяют установить верхний предел для числа и распределения планет в нашей галактике. По словам Боли, теперь мы знаем и имеем доказательства, что обильного образования планет при металличности ниже -0,5 ждать не стоит. Сведения будут полезны для тех, кто ищет внеземную жизнь: теперь круг поисков значительно сузится.