Role těžších prvků při formování planetárních soustav

Již několik let je známo, že hvězdy, kolem kterých obíhají exoplanety, jsou bohatší na prvky těžší než vodík a helium. V astrofyzice se tyto prvky označují za kovy (i když některé z nich jsou nekovy), a jejich procentuální zastoupení ve hvězdě se nazývá metalicita. Těžší prvky usnadňují tvorbu jader planet při formování planet v akrečním disku, a urychlují proces jejich vzniku. Nicméně nová studie naznačuje, že i opak může být pravdou – lépe řečeno, že přítomnost exoplanet může vést k tomu, že hvězda obsahuje méně těžších prvků než by jinak měla.

Nový výzkum vedl Ivan Ramírez z Carnegieova institutu pro vědu. Ramírezova skupina se zabývala neobvyklou exoplanetární soustavou 16 Cyg. Soustava je tvořena trojhvězdou, jejíž složky A a B jsou slunečního typu a C je červený trpaslík. A a C tvoří těsnou dvojhvězdu, která obíhá kolem společného těžiště s mnohem vzdálenější složkou B. Složka B je od dvojhvězdy A-C vzdálena 900 AU. V roce 1996 byla objevena exoplaneta u složky B. Šlo tenkrát o jednu z prvních objevených exoplanet.

Studie analyzovala metalicitu složek A a B soustavy 16 Cyg. Přišlo se na to, že složka B, kolem které obíhá exoplaneta, má metalicitu zřetelně nižší, než složka A, tvořící dvojici se složkou C. Protože obě složky – A i B – vznikly ze stejné pramlhoviny, měla by být metalicita obou složek stejná. Mimo jiné také proto, že hmotnosti složek jsou velmi podobné, takže obě složky se nacházejí ve stejném stádiu hvězdného vývoje. Jsou na hlavní posloupnosti.

Podobné vlastnosti byly u hvězd zpozorovány astronomy z University v Portu v Portugalsku roku 2009. Autoři v této studii porovnávali Slunce s jinými hvězdami podobného složení a stáří. Objevili u Slunce jednu zvláštnost: Slunce má měřitelně menší procentuální zastoupení prvků 6. skupiny jako je niob, molybden, tantal a rhenium. Autoři se domnívají, že tvořící se planety ochudily Slunce o tyto prvky. Novější studie svědčí pro totéž.

Ani jedna ze skupin vědců však neoznačuje tuto domněnku za jistou. Hvězda 16 Cyg A mohla být těžšími prvky dodatečně obohacena například pádem a pohlcením nějaké planety nebo jiného materiálu. Pokud se to však stalo, měla by mít 16 Cyg A také větší obsah lithia. Navíc obsah lithia v obou hvězdách – A i B – je stejný. Článek portugalských astronomů z r. 2009 zvažuje také možnost dodání těžších prvků z nedaleké vzplanuvší supernovy. Avšak obsah prvků neodpovídá množství prvků, které by mohla dodat supernova jakéhokoli typu.

Zatím je známo příliš málo hvězdných soustav, u kterých byl zjištěn nesoulad v metalicitě složek, než aby bylo možné vysledovat zákonitost, která by nesoulad v metalicitě vysvětlila. Pokud budoucí výzkum potvrdí domněnku, že exoplanety „okrádají“ svou hvězdu o těžší prvky, budeme mít v ruce další nástroj k nepřímé detekci přítomnosti exoplanet.