Землеподобные планеты могут формироваться даже у звёзд с низкой металличностью

Александр Березин

Формирование небольших планет с твёрдой поверхностью размером с Землю традиционно связывалось с высоким содержанием кремния и железа (а также иных тяжёлых элементов) в протопланетном диске прародительской системы. Новые наблюдения группы наземных телескопов и космического телескопа «Кеплер» способны скорректировать эту теорию.

Протопланетный диск с высокой металличностью допускает раннее образование массивных ядер. Но оказывается, что землеподобные планеты формируются даже при низкой металличности. (Иллюстрация University of Copenhagen / Lars Buchhave.)

Исследователи под руководством Ларса Бучхава, астрофизика из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете (Дания), изучили химический состав 150 звёзд и 226 вращающихся вокруг них планет, размеры которых уступают Нептуну.

Выяснилось, что малые планеты куда слабее газообразных гигантов «привязаны» к металличности своих звёзд (то есть и протопланетных дисков) и вполне успешно формируются даже около звёзд с металличностью в 25% от уровня нашего Солнца (Z ~ 0,0122). При этом в таких условиях гарантированно образуются планеты массой до четырёх земных.

Этот вывод, если его примет научное сообщество, будет иметь важнейшее значения для оценки вероятности образования землеподобных планет: ранее считалось, что звёзды крупнее Солнца и беднее его веществами тяжелее гелия просто не могут иметь планеты, состоящие в основном из тяжёлых элементов.

Кроме того что нынешние оценки количества звёзд, вокруг которых могут формироваться землеподобные планеты, значительно возрастут, новые наблюдения должны существенно «состарить» самые первые планеты земного типа во Вселенной.

Напомним: сейчас считается, что сразу после Большого взрыва тяжёлых элементов не было, ибо они ещё не образовались в термоядерных реакциях внутри звёзд. Следовательно, формирование планет земного типа значительное время после Большого взрыва, несмотря на наличие звёзд и галактик, представлялось невозможным. В случае если уровень металличности, требуемый для образования планеты такого типа, вчетверо ниже солнечного, такие небесные тела должны были появиться едва ли не на заре Вселенной, почти сразу после Большого взрыва.

Именно поэтому одно из первых исторически сложившихся «частичных объяснений» парадокса Ферми теперь в значительной степени теряет актуальность. Напомним, что оно заключается в том, что жизнь на Земле возникла лишь как результат значительной космологической эволюции Вселенной, сопровождавшейся постепенным нарастанием металличности, — а следовательно, все цивилизации должны были начать своё развитие относительно синхронно (оттого-то мы их пока и не видим).

Предполагалось, что массивные звёзды, населявшие нашу Галактику в начале её истории, не могли иметь землеподобных планет. Теперь же исследователи полагают, что такого рода планеты существовали в любой момент истории Млечного Пути. (Илл. ESO / S. Brunier.)

«Эта работа предполагает, что землеподобные миры могли формироваться едва ли не в любой момент истории нашей Галактики, — подчёркивает астроном Дэвид Латэм из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, один из соавторов исследования. — Вам больше не нужны многие ранние поколения звёзд [которые выработали бы в своих термоядерных реакциях достаточное количество тяжёлых элементов]».

Кроме того, по словам учёного, гигантские планеты предпочитают звёзды, богатые металлами, а маленькие — нет. Это важно для понимания количественного состава планетных систем вокруг весьма многочисленных звёзд с высокой металличностью: там, по всей видимости, нет гигантских планет типа Юпитера. Следовательно, число планет при той же доле их массы в общем объёме системы может быть даже больше, чем в Солнечной системе.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Вернуться назад