Если у вас есть большая куча блоков Lego, вы можете сделать множество вещей. Если у вас всего лишь горстка Лего, вы сможете собрать одно творение, прежде чем они закончатся. Но по мере того как ваша куча будет уменьшаться, в какой-то момент у вас не будет достаточно Лего, чтобы сделать что-то интересное - только кирпичик или два, чтобы сложить их вместе.
Процесс создания планет на самом деле чем-то напоминает сборку конструктора Lego. Новое исследование, опубликованное в Astronomical Journal, с использованием наблюдений спутника НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), показывает невиданный ранее предел, когда просто не хватает нужных элементов для создания каменистых планет, подобных Земле.
Звезды и их планеты образуются из больших облаков газа и пыли, плавающих в космосе. Сначала ядро облака разрушается под действием гравитации, образуя центральную звезду, а затем оставшийся материал объединяется в планеты, вращающиеся вокруг центра. Ключевой момент заключается в том, что звезды и их планеты формируются из одного и того же материала - то есть смесь элементов, которую мы видим в звезде, говорит нам о том, из каких строительных блоков состоят планеты в этой системе.
Количество металлов (что на языке астрономов означает все, что тяжелее водорода и гелия) в звезде известно как ее металличность. Металличность звезды - это "одна из первых ручек, которую мы поворачиваем при проведении всевозможных симуляций звезд, дисков и планет", - говорит Джонатан Бранде, астроном из Канзасского университета, участвовавший в новом исследовании.
Металличность также может сказать нам, насколько стара звезда в контексте времени существования Вселенной. Более тяжелые элементы образуются в ядрах звезд и при катастрофических взрывах сверхновых самых крупных звезд, поэтому для создания таких материалов требуется время. Поэтому астрономы ожидают, что первые поколения звезд имели низкую металличность просто потому, что "к моменту их рождения образовалось меньше более тяжелых элементов", - добавляет Бранде.
Как мы знаем на примере нашей Солнечной системы, планеты состоят в основном из элементов, отличных от водорода и гелия. Соответственно, астрономы давно предполагали, что звезда с более низкой металличностью будет иметь меньше планет из-за отсутствия элементарных строительных блоков для их создания. Наблюдения также показали, что юпитероподобные планеты "сильно коррелируют с металличностью, то есть чем ниже металличность, тем меньше вероятность их образования", - объясняет ведущий автор исследования Кирстен Боли, астроном из Университета штата Огайо.
Однако тенденция уменьшения количества планет при более низкой металличности не может продолжаться вечно. В какой-то момент просто закончились бы космические блоки Lego для создания объектов планетарного размера. Но до сих пор никто не видел доказательств этого "обрыва металличности", когда у звезд заканчиваются материалы для строительства планет.
Следуя логике "меньшая металличность означает меньшее количество планет", предыдущие телескопы для поиска экзопланет, такие как "Кеплер", специально нацеливались на звезды, похожие на Солнце. Эта стратегия была направлена на повышение шансов на обнаружение новых планет. В результате многие из известных экзопланет вращаются вокруг звезд с очень близким к нашему Солнцу содержанием металлов.
Новый спутник НАСА TESS, специализирующийся на обнаружении экзопланет (и преемник "Кеплера"), действовал по другому плану. "TESS изменил ход событий, - говорит Боли. Этот спутник наблюдал за звездами всех типов в ночном небе, показывая нам, как выглядят экзопланеты в разных частях галактики, вокруг разных типов звезд и многое другое".
"Кирстен искала малые планеты у 100 000 самых бедных металлами звезд с помощью TESS, - объясняет Джесси Кристиансен, главный научный сотрудник Института НАСА по изучению экзопланет и соавтор исследования, на сайте X. - Если бы тенденции металличности "Кеплера" и K2 продолжались до звезд с ~1/3 тяжелых элементов Солнца, она должна была бы найти 68 супер-Земель".
Шестьдесят восемь, - подчеркнул Кристиансен. "Она нашла ноль".
Очевидно, что существует предел, за которым строительные блоки просто заканчиваются. "Как и в случае с другими типами планет, формирование суперземель затруднено и для звезд, бедных металлами, - говорит Болей.
Учитывая, что первые звезды были почти лишены металлов, вполне возможно, что у этих звезд просто не было планет". Планеты, "скорее всего, начали формироваться только около 7 миллиардов лет, то есть почти половину срока существования галактики", - добавляет Боли.
Это имеет захватывающие последствия для того, как долго жизнь могла существовать в нашем Млечном Пути. "Мы знаем, что жизнь возникла на Земле в течение миллиарда лет после ее образования, около 3-4 миллиардов лет назад", - говорит Бранде. Судя по новой информации, полученной с помощью TESS, это означает, что жизнь на Земле возникла "возможно, примерно настолько рано, насколько она вообще могла возникнуть, учитывая галактические условия", - добавляет он.
Прикоснитесь к тайнам прошлого, настоящего и будущего - подписывайтесь на канал!
