décembre 5, 2021

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Les exoplanètes rocheuses sont plus diversifiées et exotiques qu’on ne le pensait auparavant

La plupart des exoplanètes rocheuses ont une composition et une minéralogie particulières, selon une analyse de la composition chimique des naines blanches dites « polluées » dans le voisinage solaire.

Putirka & Xu fournissent les premières estimations des types de roches sur les exoplanètes qui orbitent autrefois des naines blanches polluées – des étoiles dont la composition atmosphérique enregistre l’éruption de corps planétaires précédemment en orbite. Source de l’image : NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani et M. Kosari, NOIRLab de la NSF.

Les naines blanches sont des étoiles qui ont quitté la séquence principale après avoir épuisé tout leur carburant ; Les étoiles se dilatent d’abord pour former des géantes rouges, puis se rétrécissent à une taille à peu près la taille de la Terre.

Les planètes en orbite autour de ces étoiles peuvent se désintégrer en raison de la forte attraction gravitationnelle de leur hôte, les débris résultants tombant dans l’atmosphère stellaire.

Ces naines blanches contaminées agissent comme un « spectromètre de masse cosmique » qui fournit des analyses quasi directes des compositions des exoplanètes.

Les sources de pollution peuvent être constituées de planètes entières ou de parties brisées de planètes telles que la principale ceinture d’astéroïdes du système solaire.

En recherchant des éléments qui ne se trouvent pas naturellement dans l’atmosphère de la naine blanche (autre que l’hydrogène et l’hélium), les astronomes peuvent apprendre de quoi sont faits ces corps rocheux.

Dans la nouvelle étude, les géologues de l’Université d’État de Californie, le professeur Keith Buterka et le Dr Sei Xu de l’observatoire Gemini et du laboratoire NOIR de la NSF, ont examiné 23 naines blanches contaminées, toutes situées à moins de 650 années-lumière du soleil, où le calcium, le silicium, le magnésium et le fer étaient précisément En utilisant l’observatoire WM Keck à Hawaï, le télescope spatial NASA/ESA Hubble et d’autres observatoires.

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Ensuite, les astronomes ont utilisé des quantités mesurées de ces éléments pour reconstruire les minéraux et les roches qu’ils pourraient former.

Ils ont découvert que ces naines blanches ont une gamme de compositions beaucoup plus large que n’importe laquelle des planètes intérieures de notre système solaire, ce qui indique que leurs planètes ont une variété de types de roches.

En fait, certaines des compositions sont si inhabituelles que les auteurs ont dû créer de nouveaux noms, tels que le quartz pyroxénite et les dunites périclasiques, pour classer les nouveaux types de roches qui devaient exister sur ces planètes.

« Alors que certaines exoplanètes en orbite autour de naines blanches polluées ressemblent à la Terre, la plupart ont des types de roches qui sont étrangères à notre système solaire », a déclaré le Dr Shaw.

Le professeur Buterka a ajouté : « Certains des types de roches que nous voyons dans les données des naines blanches dissoudront plus d’eau que les roches sur Terre et pourraient affecter le développement des océans. »

« Certains types de roches peuvent fondre à des températures beaucoup plus basses et produire une croûte plus épaisse que la roche terrestre, et certains types de roches peuvent être plus faibles, ce qui peut faciliter l’évolution de la tectonique des plaques. »

« Des études antérieures sur des naines blanches contaminées ont trouvé des éléments provenant de corps rocheux, notamment du calcium, de l’aluminium et du lithium. »

« Cependant, ce sont des éléments mineurs (qui constituent généralement une petite partie de la roche terrestre) et les mesures des éléments majeurs (qui constituent une grande partie de la roche terrestre), en particulier le silicium, sont nécessaires pour savoir quels types de roches existent réellement sur ces planètes. »

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« De plus, les niveaux élevés de magnésium et les faibles niveaux de silicium mesurés dans l’atmosphère des naines blanches suggèrent que les débris rocheux détectés pourraient provenir des parties internes des planètes – du manteau plutôt que de leur croûte. »

Certaines études antérieures sur des naines blanches contaminées ont signalé des signes de croûte continentale sur des planètes rocheuses qui tournaient autrefois autour de ces étoiles, mais l’équipe n’a trouvé aucune preuve de roches crustales.

Cependant, les observations n’excluent pas complètement que les planètes aient une croûte continentale ou d’autres types de croûte.

« Nous pensons que si des roches crustales étaient présentes, nous ne serions pas en mesure de les voir, probablement parce qu’elles se produisent à une très petite fraction par rapport à la masse d’autres composants planétaires, tels que le noyau et le manteau, qui doivent être mesurés « , a déclaré le professeur Buterka.

Les les résultats Il a été publié cette semaine dans le magazine Communication Nature.

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NS. Buterka et S. Zoo. 2021. Des naines blanches contaminées révèlent d’étranges types de roches du manteau sur les planètes extérieures de notre voisinage solaire. nat commun 12, 6168; doi: 10.1038/s41467-021-26403-8