Vďaka misii Kepler a ďalšiemu úsiliu nájsť exoplanety sme sa veľa naučili o populácii exoplanet. Vieme, že pravdepodobne nájdeme super-Zem a Neptúne exoplanety obiehajúce okolo hviezd s nízkou hmotnosťou, zatiaľ čo väčšie planéty sa nachádzajú okolo mohutnejších hviezd. To je v súlade s hlavnou teóriou narastania planétovej formácie.
Ale nie všetky naše pozorovania sú v súlade s touto teóriou. Objav planéty podobnej Jupiteru obiehajúcej malého červeného trpaslíka znamená, že naše chápanie planetárnej formácie nemusí byť také jasné, ako sme si mysleli. Druhá prekvapujúca teória môže vysvetliť druhá teória planétovej formácie, nazývaná teória nestability disku.
Hviezda červeného trpaslíka sa nazýva GJ 3512 a v Ursa Major je od nás vzdialená asi 31 svetelných rokov. GJ 3512 je 0,12 násobkom hmotnosti nášho Slnka a planéta GJ 3512b je minimálne 0,46 násobkom hmotnosti Jupitera. To znamená, že hviezda je len asi 250-krát hmotnejšia ako planéta. Nielen to, ale je to len asi 0,3 AU od hviezdy.
Porovnajte to s našou slnečnou sústavou, kde je Slnko viac ako 1000-krát hmotnejšie ako najväčšia planéta, Jupiter. Tieto čísla sa sčítajú, pokiaľ ide o teóriu jadra a narastania.
Teória jadrovej akumulácie je najbežnejšou teóriou pre planétovú formáciu. K hromadeniu jadra dochádza, keď sa malé tuhé častice zrážajú a zrážajú za vzniku väčších telies. Z dlhodobého hľadiska to vytvára planéty. Existuje však limit, ako to funguje.
Akonáhle sa vytvorí pevné jadro až asi 10 - 20-krát väčšie, ako je Zem, je dosť masívne na to, aby zafixovalo plyn, ktorý tvorí obal alebo atmosféru okolo pevného jadra. Kľúčom je to, že hromadenie jadra funguje odlišne v závislosti od vzdialenosti od hviezdy.
Vo vnútornej slnečnej sústave hviezda pohltila veľa dostupného materiálu a vytvorili sa menšie planéty ako Zem. Zem má tiež relatívne malú atmosféru. Vo vonkajšej slnečnej sústave, ktorá sa nazýva čiara mrazu, je oveľa viac materiálu z planét, z ktorých sa vytvára, hoci je materiál menej hustý. Takto skončíme vo veľkých slnečných sústavách s plynovými gigantmi s objemnými atmosférami.
Ale v prípade GJ 3512 zistili vedci určité rozpory s vysvetlením základnej prírastku. Po prvé, dôvodom, prečo sú hviezdy nízkohmotné, je to, že celý disk, z ktorého tvoria, má menej materiálu. Hviezdy ako GJ 3512 jednoducho došli materiálu, skôr ako sa mohli zväčšiť. Z rovnakého dôvodu zostáva v protoplanetárnom disku menej materiálu na vytvorenie veľkých planét.
Vo svojom článku hovoria, že „Tvorba plynového gigantu <GJ 3512b> týmto spôsobom si vyžaduje vybudovanie veľkého planetárneho jadra s hmotnosťou najmenej 5 Zeme.“ Hovoria, že sa to nemôže stať okolo tak nízkohmotnej hviezdy.
Zdá sa, že tento nový hviezdny systém vylučuje základnú teóriu narastania ako vysvetlenie. Planéta je v porovnaní s hviezdou príliš veľká. Existuje však aj iná teória nazývaná teória nestability disku.
Keď sa mladá hviezda zrodí do fúzie, je obklopená rotujúcim protoplanetárnym diskom materiálu, ktorý zostal z formovania hviezdy. Z tohto materiálu sa tvoria planéty. Teória nestability disku hovorí, že rotujúci disk materiálu sa môže rýchlo ochladiť. Toto rýchle ochladenie môže spôsobiť, že sa materiál zráža do kúskov planéty, ktoré sa v dôsledku vlastnej gravitácie môžu zrútiť a vytvárať plynové giganty, čím sa preskočí proces hromadenia jadra.
Kým základné zväčšenie by trvalo dlho, nestabilita disku by mohla vytvoriť veľké planéty v oveľa kratšom čase. To by mohlo vysvetliť nájdenie veľkých planét tak blízko malých hviezd, ako v prípade GJ 3512.
Vedci, ktorí stoja za touto prácou, našli v tomto systéme ďalšie zvláštnosti. Hovorí sa, že v systéme môže byť tretia planéta - tiež plynový gigant - ktorý ovplyvnil GJ 3512b a spôsobil jeho predĺženú obežnú dráhu. Prítomnosť tejto planéty je odvodená z neobvyklej obežnej dráhy GJ 3512b a nebola pozorovaná. Tím za štúdiom tvrdí, že druhá planéta bola pravdepodobne vyhodená zo systému a teraz je nečestná planéta.
Na lepšie pochopenie tohto systému bude potrebovať viac štúdií s výkonnejšími nástrojmi. Podľa autorov je to skvelá príležitosť doladiť naše teórie planetárnej formácie. Ako sa uvádza v závere dokumentu, „GJ 3512 je veľmi sľubný systém, pretože môže byť plne charakterizovaný, a preto môže naďalej ukladať prísne obmedzenia na procesy narastania a migrácie, ako aj na účinnosť tvorby planét v protoplanetárnych diskoch a na disku. hmotnostné pomery hviezd.
Túto prácu vykonal medzinárodný tím vedcov v konzorciu CARMENES (vyhľadávanie Calar Alto vo vysokom rozlíšení pre M trpaslíkov s Exoearths s takmer infračerveným a optickým Echelle Spectrographs). Toto konzorcium hľadá červené trpaslíky, najbežnejší typ hviezdy v galaxii, v nádeji, že nájde planéty s nízkou hmotnosťou vo svojich obývateľných zónach. CARMENES nielenže generuje súbor údajov na pochopenie červených trpasličích hviezd, ale aj tým, že nájde planéty veľkosti Zeme, poskytne bohatý súbor sledovacích cieľov pre budúce štúdium.
Viac:
- Tlačová správa: Obrovský exoplanet okolo malých hviezd je výzvou pre pochopenie toho, ako sa planéty tvoria
- Výskumná kniha: Obrovský exoplanet obiehajúci okolo hviezdy s veľmi nízkou hmotnosťou predstavuje modely tvorby planét
- PlanetHunters.org: Čo skutočne chápeme o planetárnej formácii?
- Výskumný článok: PLANETÁRNE FORMÁCIE SCÉNÁRI REVIZIOVANÉ: ZÁLOŽNÁ AKRETÁCIA VERSUS DISK INSTABILITY
- CARMENES
