Титан и железо в старых звездах: раннее образование планет земного типа

Измерив содержание титана, кальция и хрома в бедных железом звездах толстого диска, имеющих рядом с собой уже открытые планеты, ученые показали, что образование планет земного типа в Галактике началось очень рано.

Владислава Ананьева

Хорошо известно, что распространенность планет-гигантов сильно коррелирует с металличностью родительских звезд: чем выше металличность звезды, тем выше вероятность обнаружить рядом с нею планету-гигант. У звезд с металличностью [Fe/H] < -0.5 планеты-гиганты почти не встречаются. Однако на менее массивные планеты эта зависимость не распространяется: нептуны и суперземли встречаются и у достаточно бедных железом звезд.

27 сентября в Архиве электронных препринтов появилась статья международной группы астрономов, посвященная анализу химического состава звезд, бедных железом, рядом с которыми, тем не менее, были обнаружены внесолнечные планеты. Авторы рассмотрели 87 звезд из каталога Кеплера, имеющих 146 транзитных кандидатов в планеты, а также 1111 звезд, исследованных с помощью спектрографа HARPS методом измерения лучевых скоростей. Был проанализирован химический состав звезд с металличностью (точнее, с содержанием железа [Fe/H]) в интервале от -0.65 до -0.3. Это означает, что эти звезды содержат в 2-4.5 раз меньше железа, чем наше Солнце. 

Как оказалось, многие из исследованных звезд богаты титаном, кальцием и хромом (и, как полагают авторы статьи, также и другими альфа-элементами, например, магнием и кремнием). Отношение содержания титана к железу в этих звездах типично для звезд толстого диска. Измеренная авторами статьи распространенность планет у звезд толстого диска (бедных железом, но богатых альфа-элементами) составляет 12.3 ± 4.1%, в то время как у звезд тонкого диска, бедных и железом, и титаном, эта доля падает до 2.2 ± 1.3%.
Кстати, все 6 транзитных кандидатов Кеплера, обнаруженных у низкометалличных (точнее, с низким содержанием железа) звезд рассмотренной выборки, имеют радиусы меньше 4 радиусов Земли. 

О чем это говорит? Старые звезды толстого диска, бедные железом, оказались, тем не менее, относительно богаты альфа-элементами (элементами, ядра которых можно представить состоящими из совокупности альфа-частиц, т.е. ядер гелия). Титан, кальций, кремний, магний и кислород легко конденсируются в силикатные пылинки, а те – в планеты земного типа. По всей видимости, образование небольших планет началось в нашей Галактике очень давно – одновременно с формированием толстого диска. 

Источник: http://arxiv.org/pdf/1209.6272v1.pdf