أبلغ فريق ياباني من علماء الفلك عن وجود علاقة قوية بين فلزية أقراص الكواكب الأولية المغبرة وطول عمرها. من هذا الاكتشاف يقترحون أن النجوم المعدنية المنخفضة احتمالية أقل بكثير لامتلاك كواكب ، بما في ذلك عمالقة الغاز ، بسبب العمر الأقصر لأقراص الكواكب الأولية.
كما تعلم على الأرجح ، فإن 'المعدن' يعني علم الفلك أي شيء أعلى في الجدول الدوري من الهيدروجين والهيليوم. تتميز مجرة درب التبانة بتدرج معدني - حيث تنخفض المعدنية بشكل ملحوظ كلما ابتعدت أكثر. في المجرة الخارجية المتطرفة ، على بعد حوالي 18 كيلو فرسخ من المركز ، تكون معدنية النجوم 10٪ فقط من الشمس (التي تبعد حوالي 8 كيلو فرسك - أو حوالي 25000 سنة ضوئية - عن المركز).
قارنت هذه الدراسة عناقيد النجوم الشابة داخل مشاتل نجمية ذات نسبة معدنية عالية نسبيًا (مثل سديم الجبار) مقابل العناقيد البعيدة في المجرة الخارجية داخل مشاتل منخفضة المعادن (مثل Digel Cloud 2).
تستند استنتاجات الدراسة إلى افتراض أن الناتج الإشعاعي للنجوم ذات الأقراص الكوكبية الأولية الكثيفة سيكون له أطوال موجات شبه حمراء متوسطة وقريبة. هذا إلى حد كبير لأن النجم يسخن قرص الكواكب الأولية المحيط به ، مما يجعل القرص يشع في الأشعة تحت الحمراء.
استخدم فريق البحث تلسكوب سوبارو بطول 8.2 متر وإجراء يسمى قياس الضوء JHK لتحديد مقياس أطلقوا عليه اسم 'جزء القرص' ، والذي يمثل كثافة قرص الكواكب الأولية (على النحو الذي تحدده الأشعة تحت الحمراء الزائدة). كما استخدموا أيضًا مقياسًا آخر ثابتًا للعلاقة مع اللمعان لتحديد عمر المجموعات.
تشير الرسوم البيانية لكسر القرص على مدى العمر لمجموعات النجوم المعدنية المكافئة للشمس مقابل مجموعات النجوم المعدنية المنخفضة في المجرة الخارجية إلى أن أقراص الكواكب الأولية لتلك النجوم المعدنية المنخفضة تتشتت بشكل أسرع بكثير.
الصورة اليسرى - تلسكوب سوبارو في هاواي. الائتمان: NAOJ. الصورة اليمنى - العلاقة بين ثبات القرص للنجوم المعدنية المنخفضة (O / H = -0.7 ، الخط الأحمر) والنجوم ذات المعدن المكافئ للشمس (O / H = 0 ، الخط الأسود). يبدو أن أقراص الكواكب الأولية للنجوم منخفضة المعدن تتشتت بسرعة ، مما يقلل من احتمالية تكون الكوكب. الائتمان: ياسوي وآخرون.
يقترح المؤلفون أن عملية التبخر الضوئي قد يكمن وراء أقصر عمر للأقراص المعدنية المنخفضة - حيث يكون تأثير الفوتونات كافياً لتفريق الهيدروجين والهيليوم ذي الكتلة الذرية المنخفضة بسرعة ، بينما قد يؤدي وجود معادن ذات وزن ذري أعلى إلى انحراف تلك الفوتونات وبالتالي الحفاظ على قرص كوكبي أولي على مدى فترة أطول.
كما يشير المؤلفون ، فإن العمر المنخفض للأقراص المعدنية المنخفضة يقلل من احتمالية تكون الكوكب. على الرغم من أن المؤلفين يبتعدون عن المزيد من التكهنات ، فإن الآثار المترتبة على هذه العلاقة تبدو كذلك ، بالإضافة إلى توقع العثور على عدد أقل من الكواكب حول النجوم باتجاه الحافة الخارجية للمجرة - قد نتوقع أيضًا العثور على عدد أقل من الكواكب حول أي مجتمع قديم. النجوم الثانية التي قد تكونت أيضًا في بيئات ذات نسبة معدنية منخفضة.
في الواقع ، تشير هذه النتائج إلى أن الكواكب ، حتى عمالقة الغاز ، ربما كانت نادرة للغاية في بدايات الكون - ولم تصبح شائعة إلا في وقت لاحق من تطور الكون - بعد أن أدت عمليات التركيب النووي النجمية إلى زرع المعادن في الكون بشكل كافٍ.
قراءة متعمقة:ياسوي ، سي ، كوباياشي ، إن ، توكوناغا ، إيه ، سايتو ، إم وتوكوكو ، سي.
عمر قصير لأقراص الكواكب الأولية في البيئات منخفضة المعادن