Planetdannelse bestemt ved sammensætningen af solsystemer – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

SNM > Nyheder > Alle nyheder > 2014.5 > Planetdannelse bestemt

28. maj 2014

Planetdannelse bestemt ved sammensætningen af solsystemer

exoplaneter

Nasa’s Kepler-satellit har fundet over 1700 planeter udenfor vores solsystem – såkaldte exoplaneter – der varierer i størrelse fra små klippeplaneter som Jorden til gasgiganter som Jupiter. Til trods for at planeter ser ud til at komme i alle størrelser, viser ny forskning, at disse fremmedartede verdener kan inddeles i tre distinkte grupper alt efter værtsstjernernes grundstofsammensætning. Dette indikerer, at planetdannelse - og den endelige fordeling af planetstørrelser - afhænger af udgangssammensætningen af de enkelte solsystemer. Studiet bliver udgivet i det videnskabelige tidsskrift Nature.

Et internationalt forskerhold under ledelse af Lars Buchhave og Martin Bizzarro fra Center for Stjerne og Planetdannelse på Statens Naturhistoriske Museum, Københavns Universitet, har med lysspektrometri målt indholdet af grundstoffer tungere en brint og helium - det som astronomer kalder metaller - i stjerner med mulige exoplaneter. Da både stjerner og eventuelle planeter i et givet solsystem dannes fra det samme materiale, afspejler metalindholdet i stjernen råmaterialet for planetdannelse.

Kunstnerisk gengivelse af tre exoplaneter, en i hver af de regimer, der bliver afledt ved dette studie. Jordlignende exoplanet (under 1.7 jorddiametre, lille grøn planet i skitsen), gasdværg med klippekerne og en H/He atmosfære (mellem 1.7 og 3.9 jord-diametre) og sidst men ikke mindst is/gasgigant (over 3.9 jorddiametre).

Holdet har analyseret lyset fra mere end 400 stjerner, der sammenlagt er værter for over 600 exoplaneter. Statistisk analyse viser, at planetstørrelsen fordeler sig i tre naturlige grupper, der viser en sammenhæng med moderstjernernes metalindhold.

Detailstudiet viste to afgrænsninger ved henholdsvis 1.7 og 3.9 gange jordens diameter. Ved sammenligning af tilgængelige data for planeter i dette interval fandt forskerholdet et sammenfald med planeternes sammensætning. Planeter mindre end 1.7 jord-diametre er overvejende klippe-planeter, mens planeter større end 3.9 jord-diametre med stor sandsynlighed er gasgiganter.

Planeter i mellemstørrelsen 1.7 til 3.9 jord-diametre betegnes gas-dværge, da de ofte besidder tykke atmosfærer af brint og helium. Deres klippekerner blev dannet tidligt nok til at de kunne fange en vis mængde gas, men de voksede sig ikke så store som gasgiganter, som f.eks. Jupiter.

- Det virker som om, der findes et 'smørhul' for dannelsen af relativt små jordlignende planeter ved omtrent solens metalindhold. Dette giver mening, da man ved lavere metalindhold ikke har tilstrækkeligt råmateriale til at bygge jordlignende planeter, mens man ved højere metalindhold har nok materiale til at bygge gas-giganter, forklarer Lars Buchhave.

Det nye studie indikerer, at små planeter hyppigere dannes omkring stjerner med lavt metalindhold, mens gasgiganter oftere dannes omkring metalrige stjerner. Forfatterne understreger, at mange andre faktorer også må spille ind på planetdannelse for at generere det store variation man trods alt ser i planet systemer ved et givent metalindhold. Der mangler f.eks. gasdværge i vores solsystem, selvom denne type er den hyppigst forekommende i undersøgelser af mælkevejen. 

- Fraværet af gasdværge kan afspejle en tidlige dannelse af Jupiter, der dermed lukkede af for tilførslen af råmateriale til dannelsen af disse mærkværdige planeter, spekulerer professor Bizzarro, leder for Center for Stjerne og Planetdannelse.

Kontakt


Martin Bizzarro
Professor
Center for Stjerne- og Planetdannelse
Statens Naturhistoriske Museum
Københavns Universitet
Tlf.: 28 51 99 82
Mail: bizzarro@snm.ku.dk

Martin Bertelsen
Kommunikationsmedarbejder
Statens Naturhistoriske Museum
Københavns Universitet
Tlf: 24 48 21 47
Mail: mlbertelsen@snm.ku.dk