Correlatie tussen de zware elementen in transiterende planeten en de metalliciteit van hun ouders. Afbeelding tegoed: A&A. Klik om te vergroten
Van de 188 ontdekte extrasolaire planeten zijn er 10 doorgangen; we zien ze omdat ze hun moederster dimmen als ze er voor passeren. Dit geeft astronomen de kans om de feitelijke samenstelling van deze planeten te bestuderen. Europese astronomen hebben ontdekt dat het metaalgehalte van deze 'hete Jupiters' afhangt van de hoeveelheid metaal in hun moederster, waardoor de grootte van hun kernen verandert.
Een team van Europese astronomen, onder leiding van T. Guillot (CNRS, Observatoire de la Cote d’Azur, Frankrijk), zal een nieuwe studie publiceren over de fysica van Pegasids (ook bekend als hot Jupiters) in Astronomy & Astrophysics. Ze ontdekten dat het aantal zware elementen in Pegasids gecorreleerd is met de metalliciteit van hun oudersterren. Dit is een eerste stap in het begrijpen van de fysieke aard van de exoplaneten.
Tot nu toe hebben astronomen 188 extrasolaire planeten ontdekt, waarvan er 10 bekend staan als "transiterende planeten". Deze planeten passeren in elke baan tussen hun ster en ons. Gezien de huidige technische beperkingen, zijn de enige doorgaande planeten die kunnen worden gedetecteerd gigantische planeten die dicht bij hun moederster cirkelen, bekend als "hete Jupiters" of Pegasids. De tot dusver bekende tien doorgaande planeten hebben massa's tussen 110 en 430 aardmassa's (ter vergelijking: Jupiter is met 318 aardmassa's de meest massieve planeet in ons zonnestelsel).
Hoewel ze zeldzaam zijn, zijn doortrekkende planeten de sleutel tot het begrijpen van planetaire vorming, omdat ze de enige zijn waarvan zowel de massa als de straal kunnen worden bepaald. In principe kan de verkregen gemiddelde dichtheid hun globale samenstelling beperken. Voor het vertalen van een gemiddelde dichtheid naar een globale compositie zijn echter nauwkeurige modellen nodig van de interne structuur en evolutie van planeten. De situatie wordt bemoeilijkt door onze relatief slechte kennis van het gedrag van materie onder hoge druk (de druk in het interieur van gigantische planeten is meer dan een miljoen keer de atmosferische druk op aarde). Van de negen doorgaande planeten die tot april 2006 bekend waren, kon alleen de minst massieve ervan de globale samenstelling op bevredigende wijze laten bepalen. Er werd aangetoond dat het een massieve kern van zware elementen had, ongeveer 70 keer de massa van de aarde, met een omhulsel van 40 massa van waterstof en helium. Van de overige acht planeten bleken er zes voornamelijk uit waterstof en helium te bestaan, zoals Jupiter en Saturnus, maar hun kernmassa kon niet worden bepaald. De laatste twee bleken te groot om door eenvoudige modellen te kunnen worden verklaard.
Tristan Guillot en zijn team beschouwden ze voor het eerst als een ensemble en rekenden op de abnormaal grote planeten, en ontdekten dat de negen doorgaande planeten homogene eigenschappen hebben, met een kernmassa variërend van 0 (geen kern of een kleine) omhoog tot 100 keer de massa van de aarde en een omringende omhulling van waterstof en helium. Sommige Pegasids zouden daarom grotere hoeveelheden zware elementen moeten bevatten dan verwacht. Bij het vergelijken van de massa van zware elementen in de Pegasiden met de metalliciteit van de oudersterren, vonden ze ook een correlatie, met planeten geboren rond sterren die net zo metaalrijk zijn als onze zon en die kleine kernen hebben, terwijl planeten in een baan om sterren draaien die twee tot drie keer meer metalen bevatten, hebben veel grotere kernen. Hun resultaten worden gepubliceerd in Astronomy & Astrophysics.
Planeetvormingsmodellen hebben de grote hoeveelheden zware elementen die op deze manier op veel planeten zijn gevonden, niet kunnen voorspellen, dus deze resultaten impliceren dat ze moeten worden herzien. De correlatie tussen stellaire en planetaire compositie moet worden bevestigd door verdere ontdekkingen van transiterende planeten, maar dit werk is een eerste stap in het bestuderen van de fysieke aard van extrasolaire planeten en hun vorming. Het zou uitleggen waarom transiterende planeten om te beginnen zo moeilijk te vinden zijn. Omdat de meeste Pegasids relatief grote kernen hebben, zijn ze kleiner dan verwacht en moeilijker te detecteren tijdens het transport voor hun sterren. Dit is in ieder geval veelbelovend voor de lancering van de CNES-ruimtemissie COROT in oktober, die tientallen doortrekkende planeten zou moeten ontdekken en leiden, waaronder kleinere planeten en planeten die te ver van hun ster cirkelen om vanaf de grond te worden gedetecteerd. .
Hoe zit het met de tiende doorgaande planeet? XO-1b werd zeer recent aangekondigd en blijkt ook een abnormaal grote planeet te zijn die rond een ster van zonne-metaalheid draait. Modellen impliceren dat het een zeer kleine kern heeft, zodat deze nieuwe ontdekking de voorgestelde correlatie tussen stellaire en planetaire metalliciteit versterkt.
Oorspronkelijke bron: NASA Astrobiology
