Τα αστέρια τύπου Μ (κόκκινος νάνος) είναι ψυχρότερα αντικείμενα χαμηλής μάζας και χαμηλής φωτεινότητας που αποτελούν τη συντριπτική πλειοψηφία των αστεριών στο Σύμπαν μας - αντιπροσωπεύοντας μόνο το 85% των αστεριών στον γαλαξία του Γαλαξία. Τα τελευταία χρόνια, αυτά τα αστέρια έχουν αποδειχθεί ότι αποτελούν θησαυρό για κυνηγούς εξωπλανητών, με πολλούς επίγειους πλανήτες (γνωστούς και σαν τη Γη) να επιβεβαιώνονται γύρω από τους κοντινότερους κόκκινους νάνους του Ηλιακού Συστήματος.
Αλλά αυτό που είναι ακόμη πιο εκπληκτικό είναι το γεγονός ότι ορισμένοι κόκκινοι νάνοι βρέθηκαν να έχουν πλανήτες συγκρίσιμους σε μέγεθος και μάζα με τον Δία σε τροχιά γύρω τους. Μια νέα μελέτη που διεξήχθη από μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Central Lancashire (UCLan) αντιμετώπισε το μυστήριο του πώς θα μπορούσε να συμβεί αυτό. Στην ουσία, το έργο τους δείχνει ότι οι γίγαντες φυσικού αερίου χρειάζονται μόνο μερικές χιλιάδες χρόνια για να σχηματιστούν.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Αστρονομία & Αστροφυσική, ήταν το έργο του Dr. Anthony Mercer και του Δρ. Δημήτρη Σταματέλου του UCLan Jeremiah Horrocks του Ινστιτούτου Μαθηματικών, Φυσικής και Αστρονομίας (JHI - MPA). Ο Δρ Mercer, ένας Αστροφυσικός Αναγνώστης με το JHI - MPA, ηγήθηκε της έρευνας υπό την επίβλεψη του Δρ. Σταματέλου, ο οποίος ηγείται της ομάδας «Θεωρητικός σχηματισμός αστεριών & εξωπλανήτες» του ινστιτούτου.
Μαζί, μελέτησαν πώς θα μπορούσαν να σχηματιστούν πλανήτες γύρω από κόκκινα αστέρια νάνων για να προσδιορίσουν ποιος μηχανισμός θα επέτρεπε τον σχηματισμό υπερ-μαζικών γίγαντων αερίου. Σύμφωνα με συμβατικά μοντέλα σχηματισμού πλανητών, όπου η σταδιακή συσσώρευση σωματιδίων σκόνης οδηγεί σε προοδευτικά μεγαλύτερα σώματα, τα συστήματα κόκκινων νάνων δεν θα πρέπει να έχουν αρκετή μάζα για να σχηματίσουν πλανήτες τύπου υπερ-Δία.
Για να διερευνήσουν αυτήν την ασυμφωνία, οι Mercer και Dr. Dr. Stamatellos χρησιμοποίησαν το Ηνωμένο Βασίλειο Έρευνα Διανομής χρησιμοποιώντας υπερυπολογιστή Advanced Computing (DiRAC) - που συνδέει εγκαταστάσεις στο Cambridge, Durham, Edinburgh και Leicester University - για να προσομοιώσει την εξέλιξη των πρωτοπλανητικών δίσκων γύρω από κόκκινα αστέρια νάνων. Αυτοί οι περιστρεφόμενοι δίσκοι αερίου και σκόνης είναι συνηθισμένοι γύρω από όλα τα νεογέννητα αστέρια και είναι αυτά που τελικά οδηγούν στο σχηματισμό πλανητών.
Αυτό που βρήκαν ήταν ότι εάν αυτοί οι νέοι δίσκοι είναι αρκετά μεγάλοι, μπορούν να χωριστούν σε διαφορετικά κομμάτια, τα οποία θα συνενωθούν λόγω της αμοιβαίας βαρυτικής έλξης να σχηματίσουν γιγαντιαίους πλανήτες αερίου. Ωστόσο, αυτό θα απαιτούσε να σχηματιστούν οι πλανήτες μέσα σε μερικές χιλιάδες χρόνια, ένα χρονοδιάγραμμα που είναι εξαιρετικά γρήγορο σε αστροφυσικούς όρους. Όπως εξήγησε ο Δρ Mercer:
«Το γεγονός ότι οι πλανήτες μπορεί να σχηματίσουν σε τόσο σύντομο χρονικό διάστημα γύρω από μικροσκοπικά αστέρια είναι απίστευτα συναρπαστικό. Η δουλειά μας δείχνει ότι ο σχηματισμός πλανητών είναι ιδιαίτερα ισχυρός: άλλοι κόσμοι μπορούν να σχηματιστούν ακόμη και γύρω από μικρά αστέρια με διάφορους τρόπους, και επομένως οι πλανήτες μπορεί να είναι πιο διαφορετικοί από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Η έρευνά τους έδειξε επίσης ότι αυτοί οι πλανήτες θα ήταν εξαιρετικά ζεστοί αφού σχηματιστούν, με θερμοκρασίες που φτάνουν χιλιάδες βαθμούς στους πυρήνες τους. Επειδή δεν διαθέτουν εσωτερική πηγή ενέργειας, θα γίνονταν λιπαρότεροι με την πάροδο του χρόνου. Αυτό σημαίνει ότι αυτοί οι πλανήτες θα ήταν εύκολο να παρατηρηθούν στο μήκος κύματος υπέρυθρης ακτινοβολίας όταν είναι ακόμη νέοι, αλλά το παράθυρο για άμεση παρατήρηση θα ήταν μικρό.
Παρόλα αυτά, τέτοιοι πλανήτες θα μπορούσαν να παρατηρηθούν έμμεσα με βάση την επίδρασή τους στο αστέρι ξενιστή τους, όπως είναι συνήθως οι πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από κόκκινα αστέρια νάνων. Αυτό είναι γνωστό ως η μέθοδος Radial Velocity (γνωστή και ως Doppler Spectroscopy), όπου οι αλλαγές στα φάσματα του αστεριού δείχνουν ότι κινείται, πράγμα που αποτελεί ένδειξη των πλανητών που ασκούν τη βαρυτική τους επίδραση σε αυτό. Ο Σταμάτελος πρόσθεσε:
«Ήταν η πρώτη φορά που είχαμε τη δυνατότητα να δούμε όχι μόνο πλανήτες σε προσομοιώσεις υπολογιστών αλλά και να προσδιορίσουμε τις αρχικές τους ιδιότητες με μεγάλη λεπτομέρεια. Ήταν συναρπαστικό το γεγονός ότι αυτοί οι πλανήτες είναι «γρήγορου και εξαγριωμένου» - σχηματίζονται γρήγορα και είναι απροσδόκητα ζεστοί. "
Αυτά τα αποτελέσματα δεν είναι τίποτα αν όχι έγκαιρα. Πρόσφατα, οι αστρονόμοι εντόπισαν έναν δεύτερο εξωηλιακό πλανήτη γύρω από το Proxima Centauri, το πιο κοντινό αστέρι στο δικό μας. Σε αντίθεση με το Proxima b, το οποίο είναι σε μέγεθος γης, βραχώδες και σε τροχιά εντός της κατοικήσιμης ζώνης του αστεριού. Το Proxima c πιστεύεται ότι είναι 1,5 φορές το μέγεθος της Γης, μισό τεράστιο από τον Ποσειδώνα (καθιστώντας το μίνι-Ποσειδώνα) και βρίσκεται σε τροχιά έξω από την κατοικήσιμη ζώνη του Proxima Centauri.
Γνωρίζοντας ότι υπάρχει ένας πιθανός μηχανισμός που επιτρέπει στους γίγαντες αερίου να σχηματίζονται γύρω από κόκκινα αστέρια νάνων, μας βάζει ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση αυτών των εντελώς κοινών, αλλά ακόμα μυστηριωδών αστεριών.
