Los cúmulos globulares son grupos viejos y densos de estrellas que tienden a tener relativamente pocos metales (en este caso, cualquier elemento más pesado que el helio). Los cúmulos cerca del núcleo galáctico tienden a tener más metales , pero aún tienen una metalicidad notablemente menor que nuestro sistema solar, lo que excluye casi por completo cualquier cantidad notable de metales más pesados que el hierro.
¿Es factible que dentro de un cúmulo globular exista un grupo de sistemas planetarios que tengan una metalicidad superior a la de nuestro sistema solar y cantidades notables de metales más pesados que el hierro?
Algunas estipulaciones:
Lo que tengo hasta ahora:
Las supernovas son una de las principales fuentes de elementos más pesados que el oxígeno, y se teoriza que las novas de quarks (explosiones masivas resultantes de la conversión hipotética de una estrella de neutrones en una estrella de quarks) son una buena fuente de metales más pesados como el platino.
Dado que los cúmulos globulares son tan antiguos, cualquier estrella masiva que alguna vez poseyeron se habría convertido en supernova hace mucho tiempo y se habría desplazado hacia el centro del cúmulo . La evidencia sugiere que las estrellas de metales superiores pueden formarse en cúmulos globulares, lo que parece indicar que puede ocurrir una segunda ronda de formación estelar tras las supernovas.
Estos dos factores parecerían hacer que el centro de un cúmulo globular sea un buen lugar para obtener sistemas planetarios de alta metalicidad, excepto que las estrellas tienden a estar tan cerca unas de otras en el centro de los cúmulos globulares que es casi seguro que cualquier sistema planetario se interrumpa. Los sistemas planetarios de mayor metalicidad podrían formarse fuera del núcleo de un cúmulo, pero aún así podrían no tener muchos metales pesados debido a la distancia entre las novas.
En una escala más pequeña, unas pocas supernovas en un área relativamente pequeña podrían causar la formación de sistemas planetarios , pero es muy posible que la cantidad de supernovas necesaria para crear suficientes metales para formar sistemas planetarios con mayor metalicidad que la nuestra empuje demasiado material para permitir que dichos sistemas se formen, especialmente si las supernovas ocurren durante un largo período.
Las estrellas más masivas crean elementos más pesados y supernovas más grandes, pero también expulsan más material estelar durante su vida, lo que puede o no impedir la creación de sistemas relativamente cercanos. Parece posible que varias estrellas masivas lo suficientemente cercanas entre sí (en cualquier combinación de sistemas de estrellas múltiples y sistemas vecinos) puedan desencadenar una "supernova de reacción en cadena", desestabilizando entre sí lo suficiente como para que todas sean supernovas en un período relativamente corto. Esta respuesta de Astronomy SE sugiere que esto es poco probable bajo densidades estelares normales, pero los cúmulos globulares podrían ser una historia diferente.
El enriquecimiento de un sistema planetario existente con metales pesados parece poco probable que ocurra naturalmente. Las supernovas son obscenamente poderosas, por lo que cualquier efecto importante que tengan en un sistema cercano sería más similar a eliminar material que a depositarlo. La única posibilidad que puedo ver aquí sería que una supernova recorra un sistema de la mayoría de sus elementos ligeros, aumentando su proporción de elementos más pesados.
Las estrellas pueden sobrevivir a la nova de un compañero , pero no puedo encontrar ninguna evidencia sobre si podrían o no mantener alguno de sus planetas existentes, o si podrían tener suficiente material para formar nuevos planetas.
Creo que de lo que estás hablando no es realmente de la metalicidad estelar, sino de la abundancia de metales pesados en relación con la roca (por ejemplo, medida como X/Si). Para tener un planeta con una gran abundancia de metales pesados, necesita que la proporción de metales a roca sea alta. Creo que eso es lo que buscas: planetas rocosos con muchos metales pesados, ¿no? La metalicidad estelar es la abundancia agrupada de todo lo más pesado que el He relativo al Hidrógeno. Entonces, una mayor metalicidad te da más bloques de construcción planetarios pero no más metales en relación con la roca.
Un hecho importante es que la aparición de planetas de baja masa (presumiblemente terrestres) no se correlaciona con la metalicidad. Este es un hecho observado (por ejemplo, consulte este documento: http://adsabs.harvard.edu/abs/2012Natur.486..375B ). Las estrellas de mayor metalicidad forman más planetas gigantes gaseosos, que tienden a volverse inestables y destruir los planetas terrestres.
Vuelva a su configuración. Primero, definitivamente es plausible imaginar muchos sistemas planetarios en cúmulos estelares relativamente densos. Hay muchos planetas en cúmulos abiertos. Los cúmulos globulares son un ejemplo extremo, pero ¿por qué no? Mientras no haya encuentros más cerca de, digamos, 5 veces la distancia orbital de los planetas.
Ahora bien, ¿cómo hacer que sus planetas tengan muchos metales pesados? Bueno, para enriquecerlos, cualquier cosa más pesada que el hierro requiere nucleosíntesis del proceso R y, por lo tanto, una supernova. Diferentes tipos de supernovas producen diferentes patrones elementales, pero no recuerdo lo suficiente de la escuela de posgrado sobre las diferencias ( https://en.wikipedia.org/wiki/Supernova#Type_II_2 ). Sé que la eyección de supernova es grumosa, por lo que es fácil imaginar que algunas estrellas estén contaminadas por grumos ricos en metales pesados mientras que otras no.
Por supuesto, hay otras formas de empaquetar muchos planetas rocosos dentro de 1000 AU (enchufe desvergonzado: https://planetplanet.net/2016/04/13/building-the-ultimate-solar-system-part-6-multiple- sistemas estelares/ )
Lo que quieres ver es la metalicidad de los cúmulos globulares . Los cúmulos globales tienen metalicidades distribuidas en una distribución bimodal, por razones que no se entienden del todo. Si estoy leyendo esto correctamente, algunas estadísticas ad-hoc de los datos de Caltech aquí sugieren que alrededor del 3,6% de los cúmulos globulares tienen al menos la misma metalicidad que nuestro sol, lo que significa que alrededor del 46% de todas las galaxias similares a la nuestra poseen al menos menos uno de esos grupos (nosotros mismos tenemos uno : BH 176).
Como no soy astrónomo, no sé exactamente cómo se traduce eso en sistemas planetarios rocosos, pero es un poco alentador. Por lo que puedo decir, los cúmulos globales son pobres en planetas en general, con planetas terrestres aún más raros, si es que existen.
Sin embargo, podría haber otras formas de garantizar la existencia de planetas. Comience con algunos sistemas estelares metálicos. Entonces ocurre alguna catástrofe (una estrella hipergigante pasa muy cerca, astroingeniería, etc.) y las estrellas reciben un pequeño empujón hacia arriba, pasando a la influencia gravitacional de un cúmulo globular fuera del plano. Durante miles de millones de años, las perturbaciones fortuitas bajan los sistemas a su corazón. Por lo tanto, terminas con un cúmulo globular anómalo con al menos varias estrellas ricas en metales.
En resumen, estimo que un cúmulo globular altamente metálico es raro, pero no imposible, y que esto corresponde al menos a unos pocos sistemas con planetas ricos en metales. Sin embargo, es poco probable que hacer un cúmulo sustancialmente más metálico (por ejemplo, un factor de 2) sea realista, a menos que se plantee una astrodinámica muy inusual.
La Ley del Cuadrado-Cubo
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