Znanstveniki z Univerze v Nevadi (UNLV) so razvili nov model, ki razkriva, kako časovni trenutek nastanka planetov vpliva na njihovo sestavo in gostoto. Študija, objavljena v reviji Astrophysical Journal Letters, pojasnjuje, zakaj so starejši planeti v naši galaksiji pogosto manj gosti od mlajših, kot je Zemlja.
Vodja raziskave, izredni profesor na Oddelku za fiziko in astronomijo UNLV, Jason Steffen, je poudaril, da je ključno razumevanje življenjskega cikla zvezd. „Materiali, ki se uporabljajo za izdelavo planetov, nastajajo znotraj zvezd, ki imajo različno življenjsko dobo,“ je pojasnil.
Po besedah raziskovalne skupine študija prvič povezuje galaktično kemično evolucijo s fizičnimi lastnostmi eksoplanetov. V sodelovanju z Odprto univerzo v Izraelu so znanstveniki z UNLV pripravili računalniški model, ki prikazuje, kako razvoj zvezd skozi milijarde let določa kemično sestavo in notranjo zgradbo planetov.
Vsi osnovni elementi, iz katerih so zgrajeni planeti – kisik, silicij, železo in nikelj – nastajajo v zvezdah. Ko zvezde umirajo, ti elementi preidejo v vesolje, kjer se postopoma združujejo v nove planete.
Razlike pa nastanejo zaradi časa, v katerem posamezne zvezde končajo svoje življenje. Zvezde z veliko maso izgorijo hitro, pogosto v 10 milijonih let. „Ko eksplodirajo, v vesolje razpršijo lažje elemente, kot so kisik, silicij in magnezij,“ so pojasnili na UNLV. Ti elementi tvorijo zunanje plasti skalnatih planetov, podobnih Zemlji.
Zvezde z manjšo maso živijo mnogo dlje – tudi več milijard let – in sproščajo težje elemente, kot sta železo in nikelj. Prav ta dva elementa sta ključna za oblikovanje gostih planetarnih jeder.
„Planeti, ki nastanejo v okoljih, kjer so imele čas prispevati tako masivne kot manj masivne zvezde, bodo bogatejši z različnimi elementi,“ so navedli raziskovalci. V nasprotju s tem planeti, ki nastanejo v zgodnejših fazah galaktične zgodovine, vsebujejo manj težkih elementov, kar vpliva na njihovo gostoto in notranjo strukturo.
Novi model povezuje celoten življenjski cikel zvezd
Raziskovalna skupina je v zadnjem desetletju razvijala različne programske modele za simulacijo nastanka planetov. Po Steffnovih besedah so šele pred kratkim ugotovili, da imajo vse potrebne komponente za izdelavo prvega popolnoma integriranega modela te vrste.
„Bilo je, kot da bi imeli rešitev v roki in čakali na pravi problem,“ je dejal Steffen. Dodal je, da so lahko z manjšimi dopolnitvami obstoječe kode modelirali celoten proces – od rojstva zvezd in sinteze elementov do eksplozij supernov, trkov in nastanka planetov.
Nastali model spremlja vse faze, vključno z razvojem notranje strukture planetov. „Naš pristop omogoča, da vidimo, kako se kemični elementi iz zvezd postopno združujejo v nove planete in kako čas njihovega sproščanja vpliva na njihovo sestavo,“ so poudarili na UNLV.
Ena ključnih ugotovitev raziskave je, da se pogoji za nastanek življenja ne pojavijo hkrati z rojstvom prvih zvezdnih sistemov. Po Steffnovih besedah je evolucija galaksije postopna, kar pomeni, da so potrebni milijoni let, da se v vesolju zberejo vsi bistveni elementi za razvoj bivalnih planetov.
„Veliko elementov, potrebnih za bivalni planet in za žive organizme, je na voljo v različnih obdobjih skozi galaktično zgodovino,“ je dejal Steffen. Po njegovih besedah to pomeni, da se pogoji za življenje niso oblikovali na začetku vesolja, temveč šele po tem, ko so številne generacije zvezd prispevale svoje materiale.
Raziskava tako prinaša nova spoznanja o povezavi med časom nastanka zvezd in verjetnostjo razvoja življenja v galaksiji. „Naše ugotovitve pomagajo razložiti, zakaj so starejši, skalnati planeti manj gosti kot mlajši planeti, kot je Zemlja,“ so še poudarili raziskovalci.
Nova dognanja tako nakazujejo, da lahko že majhne razlike v starosti zvezdnega sistema odločilno vplivajo na to, ali bo planet sposoben razviti pogoje za življenje ali ne.
Foto: Pixabay/WikiImages/fotografija je simbolna
