우리가 생각했던 것보다 더 이상한 암석 외계행성

이 그림에서 충돌한 이전 암석 행성의 조각인 암석 파편이 백색 왜성을 향해 안쪽으로 굴러갑니다. 이러한 파편에 의해 “오염된” 백색 왜성의 대기를 연구함으로써 NOIRLab 천문학자와 지질학자는 우리 태양계에 존재하지 않는 이상한 유형의 암석을 식별했습니다. 결과는 근처의 암석 외계행성이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 이국적이고 다양함을 시사한다. 출처: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva, 이미지 처리: M. Zamani 및 M. Kosari(NSF의 NOIRLab)

천문학에 대한 새로운 연구에 따르면 대부분의 근처 암석 외계 행성은 우리 태양계의 어떤 것과도 매우 다릅니다.

NSF의 NOIRLab의 천문학자는 프레즈노에 있는 캘리포니아 주립 대학의 지질학자와 협력하여 근처 별을 도는 행성에서 발견되는 암석 유형의 첫 번째 추정치를 작성했습니다. “오염된” 백색 왜성의 화학 성분을 연구한 후, 그들은 근처 별을 도는 대부분의 암석 행성이 이전에 생각했던 것보다 더 다양하고 이국적이며, 우리 태양계 어디에서도 발견되지 않는 암석 유형이 있다는 결론을 내렸습니다.

천문학자들은 외행성으로 알려진 우리 은하에서 별을 도는 수천 개의 행성을 발견했습니다. 그러나 이 행성들이 무엇으로 이루어져 있는지 또는 지구와 닮은 것이 있는지 정확히 알기는 어렵습니다. NSF NOIRLab의 천문학자 Siyi Xu는 이를 알아내기 위한 노력의 일환으로 프레즈노에 있는 캘리포니아 주립대학의 지질학자 Keith Buterka와 협력하여 백색 왜성을 오염시키는 것으로 알려진 대기를 연구했습니다. 이들은 행성, 소행성 또는 별을 공전하지만 결국 추락한 다른 암석체에서 이상한 물질을 포함하는 태양과 같이 정상인 별의 조밀하고 붕괴하는 코어입니다. 백색 왜성 그리고 대기를 “오염”시킵니다. 백색 왜성의 대기에서 자연적으로 발견할 수 없는 원소(수소와 헬륨 이외의 것)를 찾음으로써 과학자들은 별에 떨어진 암석 행성이 무엇으로 만들어졌는지 알아낼 수 있습니다.

NOIRLab 천문학자이자 지질학자의 새로운 연구에 따르면 암석 외계행성은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 이상합니다. 백색 왜성이라고 불리는 나머지 별의 대기를 연구함으로써, 쌍은 우리 태양계에서 발견되지 않는 유형의 암석을 발견했습니다. 각 백색 왜성은 원래 주위를 도는 암석체의 물질로 “오염”되어 있지만 백색 왜성으로 떨어져 대기를 통해 요소를 퍼뜨립니다. 일부 암석 구조는 매우 드물기 때문에 과학자들은 이 고대 행성을 구성하는 암석 유형을 분류하기 위해 새로운 이름을 만들어야 했습니다.

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Buterka와 Shaw는 칼슘, 규소, 마그네슘 및 철이 하와이의 WM Keck 천문대, 허블 우주 망원경 및 기타 천문대를 사용하여 정밀하게 측정됨에 따라 모두 태양으로부터 650광년 ​​이내에 있는 23개의 오염된 백색 왜성을 관찰했습니다. 그런 다음 과학자들은 측정된 양의 이러한 요소를 사용하여 그들이 형성할 수 있는 광물과 암석을 재구성했습니다. 그들은 이 백색 왜성이 우리 태양계의 내부 행성보다 훨씬 더 넓은 범위의 구성을 가지고 있다는 것을 발견했으며, 이는 그들의 행성이 다양한 암석 유형을 가지고 있음을 나타냅니다. 사실, 일부 구성물은 너무 이례적이어서 Butyrka와 Shaw는 해당 행성에 존재했음에 틀림없는 새로운 암석 유형을 분류하기 위해 새로운 이름(예: “휘석석 석영” 및 “페리클레이스 도네츠”)을 만들어야 했습니다.[1]

Shaw는 “오염된 백색 왜성을 도는 일부 외계 행성은 지구와 비슷하게 보이지만 대부분은 우리 태양계와 다른 암석 유형을 가지고 있습니다.”라고 말했습니다. “그들은 태양계에 직접적인 대응물이 없습니다.”

Buterka는 이러한 새로운 암석 유형이 속한 암석 세계에 어떤 의미가 있는지 설명합니다. “백색 왜성 데이터에서 볼 수 있는 일부 유형의 암석은 지구의 암석보다 더 많은 물을 녹일 수 있으며 바다가 어떻게 발전하는지에 영향을 미칠 수 있습니다.”라고 그는 설명했습니다. “어떤 종류의 암석은 훨씬 더 낮은 온도에서 녹아서 지구의 암석보다 두꺼운 지각을 생성할 수 있고, 일부 암석은 더 약할 수 있으며, 이는 판 구조론의 진화를 촉진할 수 있습니다.”

오염된 백색 왜성에 대한 이전 연구에서는 암석질에서 칼슘, 알루미늄, 리튬을 포함한 원소를 발견했습니다. 그러나 Butyrka와 Shaw는 이것이 진실을 알기 위해서는 작은 원소(보통 지구 암석의 작은 부분을 구성함)와 주요 원소(지구 암석의 많은 부분을 구성함), 특히 규소의 측정이 필요하다고 설명했습니다. 그 행성에는 어떤 종류의 암석이 있었습니까?

또한 Butyrka와 Shaw는 백색 왜성의 대기에서 측정된 높은 수준의 마그네슘과 낮은 수준의 규소는 탐지된 암석 파편이 행성의 내부 부분, 즉 지각보다는 맨틀에서 왔을 가능성이 있음을 나타낸다고 보고했습니다. 오염된 백색 왜성에 대한 일부 이전 연구에서는 한때 그 별을 도는 암석 행성에서 대륙 지각의 징후가 보고되었지만 Butyrka와 Shaw는 지각 암석의 증거를 찾지 못했습니다. 그러나 관측 결과는 행성이 대륙 지각이나 다른 유형의 지각을 가지고 있다는 것을 완전히 배제하지는 않습니다. 부테르카는 “만약 지각 암석이 존재한다면 그것을 볼 수 없다고 생각한다. 아마도 핵과 맨틀과 같이 측정해야 하는 다른 행성 구성 요소의 질량에 비해 매우 작은 부분에서 발생하기 때문일 것이다”라고 말했다. 정해진.

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Xu에 따르면, 천문학자와 지질학자의 짝이 백색 왜성의 오염된 대기에 숨겨진 비밀을 푸는 열쇠였습니다. “컨퍼런스에서 Keith Buterka를 만났고 그가 내가 관찰하고 있는 시스템을 이해하는 데 도움을 줄 수 있다는 사실에 흥분했습니다. 그는 나에게 지질학을 가르쳐주고 천문학을 가르쳐 주며 이 신비한 외계행성 시스템을 이해하는 방법을 알아냈습니다.”

쌍의 결과는 2021년 11월 2일호에 게재되었습니다. 네이처 커뮤니케이션즈.

노트

  1. “보통” 암석 또는 현재 암석을 분류하는 방법은 감람석과 오르토피록센이 지구의 맨틀(및 우리 태양계에 있는 다른 암석 행성의 맨틀)의 주요 광물이라는 사실에 근거합니다. 그러나 많은 외계행성에서는 감람석이 없고 석영이 존재하거나 orthopyroxene이 없고 페리클레이스가 존재할 수 있으므로 새로운 분류학적 명명법이 개발되었습니다. Buterka와 Shaw가 제안한 암석 유형의 새로운 분류에는 다음이 포함됩니다. “오르토프록센 석영”: 오르토피록센과 석영이 10% 이상, 클리노프록센이 10% 미만인 것 프리클라제와 감람석을 각각 10% 이상, 클리노피록센을 10% 미만으로 함유한 “프리클라제 도넛” 페리클라제, 감람석 및 클리노프록센을 각각 10% 이상 함유하는 “페리클라제 회오리”; 및 10% 미만의 올레핀 및 10% 초과의 피리실라제 및 클리노프록센을 각각 함유하는 “페리클라제 클리노프록세네이트”.

참조: 2021년 11월 2일 Keith de Buterca와 Si Shu의 “오염된 백색 왜성은 우리 태양 지역의 외계 행성에서 이국적인 암석 종을 나타냅니다”, 네이처 커뮤니케이션즈.
DOI: 10.1038 / s41467-021-26403-8

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