恆星的化學性質與它的行星形成之間有什麼聯繫？

天文學家有多少種可能探測系外行星的方法？兩種最常見的方法是：凌日法（Transit Method）和徑向法（Radial Velocity Method）。兩個方法各有它們的限制，因此尋找替代方法開始萌芽。美國賓夕法尼亞大學物理與天文系本科畢業生積及·尼包亞（Jacob Nibauer）最近提出了一種新方法。他的建議是觀測一顆恆星的化學成分，在分析了大約一千五百顆恆星的數據後，他的發現有些出人意表。

光譜學使天文學家能夠直接收集有關恆星化學成分的數據。尼包亞的方法考慮到恆星和行星是由相同的星雲物質形成的。鑑於可以在恆星形成之前估計該物質的化學成分，如果恆星本身恰好缺少一些可用於製造岩石行星的物質，這是一個非常有力的指標，顯示實際上是否有存在的岩石行星圍繞那顆恆星運行。

為了證明這個理論，尼包亞使用了斯隆數碼化巡天的一部分第二代阿帕奇點天文台銀河演化實驗（The second generation of the Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment）並重點研究數據中化學成分包含在岩石行星中的五種不同元素。然後，他應用貝葉斯分析（Bayesian analysis ）的統計工具，將數據集中的恆星類型分為一個常規類別，其中恆星仍然具有預期數量的耐火（即岩石形成）元素，這些元素可以從星雲中得到，或濃度低於預期的枯竭類別。

有趣的是，數據顯示，調查中的大多數恆星的化學成分實際上與太陽相似，由於缺乏耐火材料而屬於枯竭類別。先前對恆星化學成分的研究發現，太陽的數值異常，但可能存在差，因為它們使用了太陽本身的某些特徵作為分類機制。但是，在分析太陽之前對這兩個組進行分類，然後將離我們最近的恆星劃分到適當分類的組中的方法是一種更加公正的做法。

即使消除了這種偏差，這項研究中仍有許多未解決的問題。到目前為止，還沒有任何明確的證據顯示缺乏成形岩石元素的恆星與岩石行星的聯繫比未枯竭的恆星更多。此外，考慮到銀河系中的恆星總數，即使是一千五百顆恆星也是一個相對較小的樣本量。隨著收集更多關於系外行星本身和恆星化學特徵的數據，將更清楚了解這些造岩礦物的存在與這些系外系統中任何岩石行星的存在之間是否有關係。

【圖：美國太空總署；文：節譯自美國賓夕法尼亞大學2021年6月9日新聞公佈】 研究全文刊登在2021年2月5日出版的《天體物理學報》