恒星和行星是由相同的宇宙气体和尘埃形成的。在形成过程中，一些物质凝结形成岩石行星，其余的要么被恒星积累，要么成为气态行星的一部分。因此，恒星组成与其行星之间存在联系的假设是合理的，例如，在太阳系中，大多数岩石行星(水星除外)都证实了这一点。然而，假设，尤其是在天体物理学中，并不总是被证明是正确的。一项由葡萄牙西班牙天文研究所 (IA) 领导的研究，其中还涉及伯尔尼大学和苏黎世大学 NCCR PlanetS 的研究人员，该研究今天发表在《科学》杂志上，为这一假设提供了第一个经验证据——同时部分地与它相矛盾。

凝聚态恒星 vs 岩石行星

为了确定恒星及其行星的成分是否相关，该团队比较了两者的非常精确的测量结果。对于恒星，测量了它们发出的光，这些光带有它们组成的特征光谱指纹。岩石行星的成分是间接确定的：它们的密度和成分来自它们测量的质量和半径。直到最近，才对足够多的行星进行了如此精确的测量，才能进行有意义的此类调查。

“但由于恒星和岩石行星在性质上有很大的不同，因此它们的组成的比较并不简单，”该研究的合著者、伯尔尼大学天体物理学讲师、NCCR PlanetS 成员克里斯托夫·莫达西尼 (Christoph Mordasini) 开始说道。解释。“相反，我们将行星的组成与它们恒星的理论冷却版本进行了比较。虽然恒星的大部分物质——主要是氢和氦——在冷却时仍然是气体，但有一小部分凝结，组成岩石形成材料，如铁和硅酸盐，”Christoph Mordasini 解释说。

在伯尔尼大学，“行星形成和演化的伯尔尼模型”自 2003 年以来一直在不断发展(见信息框)。Christoph Mordasini 说：“对行星形成和演化所涉及的多种过程的见解被整合到模型中。” 使用这个伯尔尼模型，研究人员能够计算出冷却恒星的这种岩石形成材料的成分。“然后我们将其与岩石行星进行了比较，”克里斯托夫·莫达西尼说。

行星宜居性的迹象

“我们的结果表明，我们对恒星和行星成分的假设从根本上没有错：岩石行星的成分确实与其主恒星的成分密切相关。然而，这种关系并不像我们预期的那么简单，”该论文的主要作者IA 的研究和研究员 Vardan Adibekyan 说。科学家们所期望的是，恒星中这些元素的丰度设定了可能的上限。“然而，对于某些行星而言，行星中的铁含量甚至高于恒星中的铁含量”，正如该研究的合著者、NCCR PlanetS 成员以及苏黎世大学 Ambizione 研究员 Caroline Dorn 所说，解释。“这可能是由于对这些行星的巨大撞击破坏了一些较轻的外部物质，

“这项研究的结果对于限制基于质量和半径测量计算的密度假设的行星成分也非常有用，”克里斯托夫·莫达西尼解释说。“由于不止一种成分可以适合某个密度，我们的研究结果告诉我们，我们可以根据主星的成分缩小潜在的成分范围，”莫达西尼说。由于行星的确切成分会影响它包含多少放射性物质或它的磁场强度等，因此它可以确定这颗行星是否适合生命生存。

“行星形成和演化的伯尔尼模型”

可以使用“行星形成和演化的伯尔尼模型”来陈述行星是如何形成的以及它是如何演化的。自 2003 年以来，伯尔尼大学一直在不断开发伯尔尼模型。该模型整合了对行星形成和演化所涉及的多种过程的见解。例如，吸积(行星核心的生长)或行星如何通过引力相互作用和相互影响的子模型，以及行星形成的原行星盘过程的子模型。该模型还用于创建所谓的人口综合，显示哪些行星在原行星盘中的某些条件下发展的频率。