Kugelsternhaufen sind alte, dichte Gruppen von Sternen, die tendenziell relativ wenige Metalle enthalten (in diesem Fall sind Elemente gemeint, die schwerer als Helium sind). Cluster in der Nähe des galaktischen Kerns haben tendenziell mehr Metalle , aber immer noch deutlich weniger Metallizität als unser Sonnensystem, was fast vollständig jegliche nennenswerte Mengen an Metallen, die schwerer als Eisen sind, ausschließt.
Ist es möglich, dass es innerhalb eines Kugelsternhaufens eine Gruppe von Planetensystemen gibt, die eine höhere Metallizität als unser Sonnensystem und bemerkenswerte Mengen an Metallen haben, die schwerer als Eisen sind?
Ein paar Auflagen:
Was ich bisher habe:
Supernovae sind eine der Hauptquellen für Elemente, die schwerer als Sauerstoff sind, und Quarknovas (massive Explosionen, die aus der hypothetischen Umwandlung eines Neutronensterns in einen Quarkstern resultieren) gelten als gute Quelle für schwerere Metalle wie Platin.
Da Kugelsternhaufen so alt sind, wären alle massereichen Sterne, die sie einst besaßen, längst zu einer Supernova geworden und in das Zentrum des Haufens gedriftet . Es gibt Hinweise darauf , dass sich Sterne aus höheren Metallen in Kugelsternhaufen bilden können, was darauf hinzudeuten scheint, dass eine zweite Runde der Sternentstehung nach Supernovas stattfinden kann.
Diese beiden Faktoren scheinen das Zentrum eines Kugelsternhaufens zu einem guten Ort zu machen, um hochmetallische Planetensysteme zu erhalten, außer dass Sterne im Zentrum von Kugelsternhaufen dazu neigen, so dicht beieinander zu sein, dass alle Planetensysteme mit ziemlicher Sicherheit gestört würden. Planetensysteme mit höherer Metallizität könnten sich außerhalb des Kerns eines Haufens bilden, haben aber aufgrund der Entfernung zwischen den Novas möglicherweise immer noch nicht viel Schwermetalle.
In kleinerem Maßstab könnten ein paar Supernovae in einem relativ kleinen Gebiet die Bildung von Planetensystemen verursachen , aber es ist durchaus möglich, dass die Anzahl der Supernovae, die erforderlich ist, um genügend Metalle zu erzeugen, um Planetensysteme mit einer höheren Metallizität als unserem eigenen zu bilden, zu viel wegdrücken würde Material, damit sich diese Systeme überhaupt bilden können, insbesondere wenn die Supernovae über einen langen Zeitraum auftreten.
Massereichere Sterne erzeugen schwerere Elemente und größere Supernovae, stoßen aber während ihrer Lebensdauer auch mehr Sternmaterial weg, was die Entstehung relativ naher Systeme verhindern kann oder auch nicht. Es scheint möglich, dass eine Reihe massereicher Sterne, die nahe genug beieinander liegen (in einer beliebigen Kombination von Mehrsternsystemen und Nachbarsystemen), eine "Kettenreaktions-Supernova" auslösen könnten, die sich gegenseitig so destabilisiert, dass sie alle innerhalb relativ kurzer Zeit zu einer Supernova werden. Diese Antwort von Astronomy SE legt nahe, dass dies bei normaler Sterndichte unwahrscheinlich ist, aber Kugelhaufen könnten eine andere Geschichte sein.
Die Anreicherung eines bestehenden Planetensystems mit Schwermetallen scheint auf natürliche Weise ziemlich unwahrscheinlich zu sein. Supernovas sind obszön mächtig, daher würde jede größere Wirkung, die sie auf ein nahe gelegenes System haben, eher darauf hinauslaufen, Material abzustreifen, als es abzulagern. Die einzige Möglichkeit, die ich hier sehe, wäre, dass eine Supernova ein System von den meisten seiner leichten Elemente durchkämmt und seinen Anteil an schwereren Elementen erhöht.
Sterne können die Nova eines Begleiters überleben , aber ich kann keine Beweise dafür finden, ob sie in der Lage wären, einen ihrer bestehenden Planeten zu behalten oder ob sie genug Material hätten, um neue Planeten zu bilden.
Ich denke, wovon Sie sprechen, ist nicht wirklich die stellare Metallizität, sondern die Häufigkeit von Schwermetallen im Verhältnis zu Rock (z. B. gemessen als X / Si). Um einen Planeten mit einem hohen Vorkommen an Schwermetallen zu haben, muss das Verhältnis von Metallen zu Gestein hoch sein. Ich denke, das ist es, wonach Sie suchen: Gesteinsplaneten mit vielen Schwermetallen, richtig? Die stellare Metallizität ist die gruppierte Fülle von allem, was schwerer als He relativ zu Wasserstoff ist. Eine höhere Metallizität gibt Ihnen also mehr planetare Bausteine, aber nicht mehr Metalle im Vergleich zu Gestein.
Eine wichtige Tatsache ist, dass das Auftreten massearmer (vermutlich terrestrischer) Planeten nicht mit der Metallizität korreliert. Dies ist eine beobachtete Tatsache (siehe beispielsweise dieses Papier: http://adsabs.harvard.edu/abs/2012Natur.486..375B ). Sterne mit höherer Metallizität bilden mehr Gasriesenplaneten, die dazu neigen, instabil zu werden und terrestrische Planeten zu zerstören.
Zurück zu deinem Setup. Erstens ist es durchaus plausibel, sich viele Planetensysteme in relativ dichten Sternhaufen vorzustellen. Es gibt viele Planeten in offenen Haufen. Kugelsternhaufen sind ein extremes Beispiel, aber warum nicht. Solange es keine Begegnungen gibt, die näher sind als beispielsweise das 5-fache der Umlaufbahnentfernung der Planeten.
Nun, wie bekommt man viele Schwermetalle auf seinen Planeten? Nun, um sie anzureichern, erfordert alles, was schwerer als Eisen ist, eine R-Prozess-Nukleosynthese und daher eine Supernova. Verschiedene Arten von Supernovae erzeugen unterschiedliche Elementmuster, aber ich erinnere mich nicht genug an die Graduiertenschule über die Unterschiede ( https://en.wikipedia.org/wiki/Supernova#Type_II_2 ). Ich weiß, dass Supernova-Auswurfmassen klumpig sind, daher kann man sich leicht vorstellen, dass einige Sterne durch schwermetallreiche Klumpen verschmutzt sind, während andere dies nicht sind.
Natürlich gibt es andere Möglichkeiten, viele felsige Planeten innerhalb von 1000 AE zu packen (schamloser Stecker: https://planetplanet.net/2016/04/13/building-the-ultimate-solar-system-part-6-multiple- Sternensysteme/ )
Was Sie sich ansehen möchten, ist die Metallizität von Kugelsternhaufen . Globale Cluster haben Metallizitäten, die aus Gründen, die nicht vollständig verstanden werden, in einer bimodalen Verteilung verteilt sind. Wenn ich das richtig lese, deuten einige Ad-hoc-Statistiken aus Caltechs Daten hier darauf hin, dass etwa 3,6 % der Kugelsternhaufen mindestens die gleiche Metallizität wie unsere Sonne haben, was bedeutet, dass etwa 46 % aller Galaxien, die unserer ähnlich sind, eine haben mindestens einen solchen Cluster (wir haben zufällig selbst einen : BH 176).
Da ich kein Astronom bin, weiß ich nicht genau, wie sich das auf felsige Planetensysteme übertragen lässt, aber es ist ein wenig ermutigend. Soweit ich das beurteilen kann, sind globale Haufen im Allgemeinen planetenarm, wobei terrestrische Planeten sogar noch seltener sind, wenn sie überhaupt existieren.
Es könnte jedoch andere Möglichkeiten geben, die Existenz von Planeten zu garantieren. Beginnen Sie mit einigen metallischen Sternensystemen. Dann ereignet sich eine Katastrophe (Hyperriesenstern kommt sehr nahe vorbei, Astrotechnik usw.) und die Sterne bekommen einen kleinen Stoß nach oben und gelangen in den Gravitationseinfluss eines Kugelsternhaufens außerhalb der Ebene. Über Milliarden von Jahren senken zufällige Störungen die Systeme in sein Herz. So erhalten Sie am Ende einen anomalen Kugelsternhaufen mit mindestens mehreren metallreichen Sternen.
Zusammenfassend schätze ich, dass ein hochmetallischer Kugelsternhaufen selten, aber nicht unmöglich ist, und dass dies zumindest einigen Systemen mit metallreichen Planeten entspricht. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass es realistisch ist, einen Cluster wesentlich metallischer zu machen (z. B. Faktor 2), es sei denn, Sie postulieren eine höchst ungewöhnliche Astrodynamik.
Das Quadratwürfelgesetz
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