Gwiazda oknem do wnętrza planety
No więc, w jaki sposób astronomowie mogą zajrzeć do wnętrz skalistych egzoplanet? Analizując skład atmosfer tak zwanych białych karłów – gwiazd, które mogą być „zanieczyszczone” minerałami z planet i asteroid, z którymi weszły w kontakt, na przykład się z nimi zderzając. Badanie tych zniszczonych egzoplanet nazywa się nekroplanetologią.
„Zanieczyszczone białe karły ujawniają większą planetarną różnorodność w naszym słonecznym sąsiedztwie, niż się spodziewaliśmy, z konsekwentnie unikalnymi ścieżkami planetarnej akrecji i różnicowania, które nie mają bezpośrednich odpowiedników w Układzie Słonecznym.”, naukowcy piszą w nowej pracy opublikowanej w czasopiśmie Nature Communications. „Wymagają one nowych schematów klasyfikacji skał.”
Biały karzeł to gwiezdna pozostałość jądra większej gwiazdy. Za kilka miliardów lat Słońce stanie się białym karłem. Wpierw zamieni się jednak w czerwonego olbrzyma, pochłaniając Merkurego Wenus i być może też Ziemię, a potem zacznie zrzucać swoje warstwy. Gdy ustaną w nim reakcje jądrowe, jego jądro zapadnie się bardzo gęsty obiekt, emitujący między innymi promieniowanie widzialne – biały karzeł.
Co ciekawe, planety mogą przetrwać proces zamiany gwiazdy w białego karła, ale ich orbity mogą ulec zmianie. Mogą stać się niestabilne, powodując zakłócenia pływowe (wówczas pole grawitacyjne gwiazdy rozrywa egzoplanetę) i akrecję, czyli opadanie rozdrobnionych szczątków egzoplanety na gwiazdę. Gdy wszystko to zachodzi, pierwiastki pochodzące z planet są włączane w gwiazdy, zmieniając emitowane przez nich promieniowanie. Planetolodzy mogą analizować to światło, szukając pierwiastków, których normalnie nie można znaleźć w atmosferze białego karła. Dzięki temu są w stanie dowiedzieć się, z czego zbudowane są obce skaliste światy.
Ślady egzotycznych minerałów
Geolog Keith Putirka z Uniwersytetu Stanowego Kalifornii i astronom Siyi Xu z NOIRLab Narodowej Fundacji Naukowej przeanalizowali promieniowanie pochodzące z 23 białych karłów, znajdujących się maksymalnie w odległości 650 lat świetlnych od Słońca. W przypadku każdej z tych gwiazd obserwacje wykazały obecność pierwiastków takich jak wapń, krzem, magnez i żelazo.
Jako że białe karły są bardzo gęste, cięższe pierwiastki takie jak te wymienione powyżej nie powinny znajdować się w ich atmosferach, a być wciągnięte do ich wnętrz, gdzie nie można by ich wykryć. Ich obecność w atmosferach sugeruje, że gwiazdy te stosunkowo niedawno dokonały akrecji materiału skalnego.
Purtika i Xu przeanalizowali obfitość wspomnianych pierwiastków w atmosferach białych karłów, by spróbować zrekonstruować skład mineralny skalistych ciał macierzystych. To, co wówczas odkryli, było zaskakujące.
„Podczas gdy niektóre egzoplanety, które kiedyś krążyły wokół zanieczyszczonych białych karłów, wydają się być podobne do Ziemi, większość posiadała typy skał, które są egzotyczne dla Układu Słonecznego.”, wyjaśnia Xu. „Nie mają one bezpośrednich odpowiedników w Układzie Słonecznym.”
Naukowcy opracowali cały szereg nowych terminów w celu klasyfikacji omawianych skał i ich egzotycznych składów. Mowa o takich terminach jak piroksenity kwarcowe, ortopiroksenity kwarcowe, diunity peryklazowe, wehrlity peryklazowe i klinopiroksenity peryklazowe.
Wszystkie te skały mogą powiedzieć nam bardzo dużo o typach egzoplanet, jakie możemy znaleźć we Wszechświecie i ich ewolucji. Informacje o nich na dodatek mogą wpłynąć na ocenę zamieszkiwalności planet. To dlatego, że niektóre ze skał mogłyby ułatwiać rozwój oceanów czy też tektoniki płyt.
Jak widać, we Wszechświecie występuje jeszcze większa różnorodność planet, niż dotychczas myślano. Ciekawe, czego jeszcze w przyszłości się o niej dowiemy.
Źródło: NOIRLab, fot. tyt. NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva