Ondanks vorderingen in exoplaneetonderzoek in het afgelopen decennium veel blijft onbekend. Hoe variëren bijvoorbeeld de detectiesnelheden van gigantische planeten als een functie van het metaalgehalte van de gastheerster? Komen gigantische planeten vaker voor rond zware sterren? Vormen zich gigantische planeten onder verschillende mechanismen, afhankelijk van het metaalgehalte van de ster?
Daartoe onderzocht een team van astronomen onder leiding van Annelies Mortier en Nuno C. Santos welke wiskundige functie de detectiesnelheid kenmerkt over een verdeling van sterren (d.w.z. van metaalrijke tot metaalarme objecten). "Het vinden van de exacte functionele vorm van de detectiefrequentie van de metalliciteit-planeet zal ons begrip van zowel planeetvorming als het aantal planeten dat door de melkweg zweeft, bevorderen", vertelde Santos aan Space Magazine.
Reuzenplaneten worden meestal gevonden rond metaalrijke sterren, en een figuur uit de studie van het team (hieronder weergegeven) bevestigt dat ~ 25% van de sterren met tweemaal het metaalgehalte van de zon een gigantische planeet herbergen, terwijl de kans daalt tot ~ 5% voor sterren met een metaalgehalte analoog aan de zon.
Het vaststellen dat metaalrijke sterren een grotere kans hebben om een gigantische planeet te huisvesten, beperkt de modellen voor planeetvorming. Meer specifiek suggereren de waarnemingen dat grotere metalliciteit de groei van rotsachtige / ijzige kernen bevordert, die vervolgens gas opnemen. Het team merkt echter op dat hoewel de gigantische trend van planeetmetalliciteit sterk is voor sterren die metalliteiten vertonen die groter zijn dan (of analoog aan) de zon, de resultaten minder zeker zijn voor metaalarme sterren. Er is inderdaad een actief debat in de literatuur over welke functie de metaalrijke en metaalarme regimes verbindt. In het bijzonder strekt een exponentiële daling zich uit tot het metaalarme regime, of wordt de functie afgevlakt?
Afhankelijk van de manier waarop de frequentietrend zich uitstrekt tot het metaalarme regime, kan dit erop wijzen dat een apart mechanisme verantwoordelijk is voor het creëren van de gigantische planeten van dat deelmonster. Daarom zijn voortdurende onderzoeken van metaalarme sterren belangrijk, ondanks de verminderde frequentie van het vinden van een gigantische planeet. Bovendien merkt Mortier (Centro de Astrofisica, Universidade do Porto) op: "Het bestuderen van metaalarme sterren moet worden aangemoedigd, aangezien verschillende theoretische modellen aantonen dat aardachtige planeten vaker rond deze sterren voorkomen dan rond hun metaalrijke tegenhangers."
Het team richtte hun inspanningen op het proberen een verschil te onderscheiden tussen de levensvatbaarheid van verschillende functionele vormen in het metaalarme regime (d.w.z. wordt het detectiepercentage van gigantische planeten in dat domein afgevlakt in plaats van exponentieel te verminderen?). Uiteindelijk werd er geen statistisch verschil gevonden tussen de scenario's, en het was ook onduidelijk of er een massaafhankelijkheid bestaat achter de frequentie van reuzenplaneetdetecties. Het team merkte op dat er een grotere steekproef nodig was om definitieve conclusies te trekken, en voegde eraan toe dat doorlopende onderzoeken om planeten te ontdekken ervoor zouden zorgen dat het probleem snel zou kunnen worden opgelost.
"Kepler en Gaia zullen het aantal ontdekkingen van planeten aanzienlijk vergroten, niet alleen voor reuzenplaneten, maar ook voor kleinere planeten", aldus Mortier.
Kortom, om de vragen te beantwoorden die in het begin waren gesteld, moeten planeetjacht-inspanningen gericht zijn op metaalarmen metaalrijke sterren, ondanks het feit dat de eerste een verminderde frequentie van gigantische planeten vertonen. De bevindingen van het team verschijnen in Astronomy & Astrophysics en er is een voordruk beschikbaar op arXiv. De resultaten van het onderzoek zijn gedeeltelijk gekoppeld aan observaties die zijn verkregen via het HARPS-instrument (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher), dat hieronder wordt weergegeven.
