Χάρη στην αποστολή του Kepler και σε άλλες προσπάθειες εξεύρεσης εξωπλανητών, μάθαμε πολλά για τον πληθυσμό των εξωπλανητών. Γνωρίζουμε ότι είναι πιθανό να βρούμε εξωπλανήτες σούπερ-Γης και Ποσειδώνα σε τροχιά χαμηλής μάζας, ενώ μεγαλύτεροι πλανήτες βρίσκονται γύρω από πιο ογκώδη αστέρια. Αυτό ευθυγραμμίζεται καλά με τη βασική θεωρία αύξησης του πλανητικού σχηματισμού.
Αλλά δεν συμμορφώνονται όλες οι παρατηρήσεις μας με αυτήν τη θεωρία. Η ανακάλυψη ενός πλανήτη που μοιάζει με Δία σε τροχιά γύρω από έναν μικρό κόκκινο νάνο σημαίνει ότι η κατανόησή μας για τον πλανητικό σχηματισμό μπορεί να μην είναι τόσο σαφής όσο νομίζαμε. Μια δεύτερη θεωρία του πλανητικού σχηματισμού, που ονομάζεται θεωρία αστάθειας δίσκου, μπορεί να εξηγήσει αυτήν την εκπληκτική ανακάλυψη.
Το κόκκινο αστέρι νάνος ονομάζεται GJ 3512 και απέχει περίπου 31 έτη φωτός από εμάς στο Ursa Major. Το GJ 3512 είναι 0,12 φορές η μάζα του Ήλιου μας, και ο πλανήτης, GJ 3512b, είναι 0,46 φορές η μάζα του Δία, τουλάχιστον. Αυτό σημαίνει ότι το αστέρι είναι μόνο 250 φορές πιο ογκώδες από τον πλανήτη. Όχι μόνο αυτό, αλλά είναι μόνο περίπου 0,3 AU από το αστέρι.
Συγκρίνετε αυτό με το Ηλιακό μας Σύστημα, όπου ο Ήλιος είναι πάνω από 1000 φορές πιο ογκώδης από τον μεγαλύτερο πλανήτη, τον Δία. Αυτοί οι αριθμοί δεν προστίθενται όταν πρόκειται για τη θεωρία πυρήνα-αύξησης.
Η βασική θεωρία αύξησης είναι η πιο ευρέως αποδεκτή θεωρία για τον πλανητικό σχηματισμό. Η αύξηση του πυρήνα συμβαίνει καθώς τα μικρά στερεά σωματίδια συγκρούονται και πήζουν για να σχηματίσουν μεγαλύτερα σώματα. Για μεγάλες χρονικές περιόδους, δημιουργεί πλανήτες. Υπάρχει όμως ένα όριο στο πώς λειτουργεί.
Μόλις σχηματιστεί ένας συμπαγής πυρήνας έως περίπου 10-20 φορές το μέγεθος της Γης, είναι αρκετά ογκώδες για να συγκεντρώσει αέριο, το οποίο σχηματίζει ένα περίβλημα ή ατμόσφαιρα γύρω από τον συμπαγή πυρήνα. Ένα κλειδί είναι ότι η αύξηση του πυρήνα λειτουργεί διαφορετικά ανάλογα με την απόσταση από το αστέρι.
Σε ένα εσωτερικό ηλιακό σύστημα, το αστέρι έχει καταλάβει μεγάλο μέρος του διαθέσιμου υλικού και σχηματίζονται μικρότεροι πλανήτες, όπως η Γη. Η Γη έχει επίσης σχετικά μικρή ατμόσφαιρα. Σε ένα εξωτερικό ηλιακό σύστημα, πέρα από αυτό που ονομάζεται γραμμή παγετού, υπάρχει πολύ περισσότερο υλικό από πλανήτες για να σχηματιστούν, αν και το υλικό είναι λιγότερο πυκνό. Έτσι καταλήγουμε με γίγαντες αερίου με ογκώδεις ατμόσφαιρες στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα.
Αλλά στην περίπτωση του GJ 3512, οι ερευνητές βρήκαν κάποιες αντιφάσεις με την βασική εξήγηση αύξησης. Πρώτα απ 'όλα, ο λόγος για τον οποίο τα αστέρια είναι χαμηλής μάζας είναι επειδή ολόκληρος ο δίσκος από τον οποίο έχουν λιγότερα υλικά. Αστέρια όπως το GJ 3512 απλά έλειψαν από υλικό πριν μπορούσαν να πάρουν πολύ μεγάλα. Με τον ίδιο τρόπο, απομένει λιγότερο υλικό στον πρωτοπλανητικό δίσκο για το σχηματισμό μεγάλων πλανητών.
Στην εφημερίδα τους, λένε ότι «Ο σχηματισμός ενός γίγαντα αερίου <GJ 3512b> με αυτόν τον τρόπο απαιτεί τη δημιουργία ενός μεγάλου πλανητικού πυρήνα με τουλάχιστον 5 μάζες της Γης». Λένε ότι αυτό δεν μπορεί να συμβεί γύρω από ένα τόσο αστέρι χαμηλής μάζας.
Αυτό το νέο σύστημα αστεριών φαίνεται να αποκλείει τη βασική θεωρία αύξησης ως εξήγηση. Ο πλανήτης είναι πολύ ογκώδης σε σύγκριση με το αστέρι. Αλλά υπάρχει μια άλλη θεωρία που ονομάζεται θεωρία αστάθειας δίσκου.
Όταν ένα νεαρό αστέρι γεννιέται σε σύντηξη, περιβάλλεται από έναν περιστρεφόμενο πρωτοπλανητικό δίσκο υλικού που έχει απομείνει από τον σχηματισμό του άστρου. Οι πλανήτες σχηματίζονται από αυτό το υλικό. Η θεωρία αστάθειας δίσκου λέει ότι ο περιστρεφόμενος δίσκος υλικού μπορεί να κρυώσει γρήγορα. Αυτή η ταχεία ψύξη μπορεί να προκαλέσει την πήξη του υλικού σε κομμάτια μεγέθους πλανήτη, που μπορούν να καταρρεύσουν κάτω από τη δική τους βαρύτητα για να σχηματίσουν γίγαντες αερίου, παρακάμπτοντας τη βασική διαδικασία αύξησης.
Ενώ η αύξηση του πυρήνα θα απαιτούσε πολύ χρόνο, η αστάθεια του δίσκου θα μπορούσε να δημιουργήσει μεγάλους πλανήτες σε πολύ μικρότερο χρόνο. Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει την εύρεση μεγάλων πλανητών τόσο κοντά σε μικρά αστέρια, όπως στην περίπτωση του GJ 3512.
Οι επιστήμονες πίσω από αυτό το έργο βρήκαν και άλλες ιδιότητες σε αυτό το σύστημα. Λένε ότι μπορεί να υπάρχει ένας τρίτος πλανήτης στο σύστημα - επίσης ένας γίγαντας αερίου - που επηρέασε το GJ 3512b, προκαλώντας την επιμήκη τροχιά του. Η παρουσία αυτού του πλανήτη συνάγεται από την ασυνήθιστη τροχιά του GJ 3512b και δεν τηρήθηκε. Η ομάδα πίσω από τη μελέτη λέει ότι ο δεύτερος πλανήτης πιθανότατα εκδιώχθηκε από το σύστημα και τώρα είναι ένας απατεώνας πλανήτης.
Θα χρειαστεί περισσότερη μελέτη, με πιο ισχυρά εργαλεία, για να κατανοήσουμε καλύτερα αυτό το σύστημα. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, είναι μια μεγάλη ευκαιρία να τελειοποιήσουμε τις θεωρίες μας για τον πλανητικό σχηματισμό. Όπως λένε στο συμπέρασμα της εφημερίδας, «το GJ 3512 είναι ένα πολύ υποσχόμενο σύστημα επειδή μπορεί να χαρακτηριστεί πλήρως και συνεπώς να συνεχίσει να θέτει αυστηρούς περιορισμούς στις διαδικασίες αύξησης και μετανάστευσης, καθώς και στην αποτελεσματικότητα του σχηματισμού πλανητών σε πρωτοπλανητικούς δίσκους και στο δίσκο - αναλογίες μάζας προς αστέρι.
Μια διεθνής ομάδα ερευνητών στην κοινοπραξία CARMENES (Calar Alto υψηλής ανάλυσης για νάνους Μ με Exoearths με κοντινούς υπέρυθρους και οπτικούς φασματογράφους Echelle) έκανε αυτό το έργο. Αυτή η κοινοπραξία αναζητά ερυθρούς νάνους, τον πιο συνηθισμένο τύπο αστεριού στον γαλαξία, με την ελπίδα να βρει πλανήτες χαμηλής μάζας στις κατοικήσιμες ζώνες τους. Όχι μόνο η CARMENES δημιουργεί ένα σύνολο δεδομένων για την κατανόηση των κόκκινων αστεριών νάνων, αλλά με την εύρεση πλανητών μεγέθους Γης, θα παρέχει ένα πλούσιο σύνολο στόχων παρακολούθησης για μελλοντική μελέτη.
Περισσότερο:
- Δελτίο Τύπου: Ο γίγαντας εξωπλανήτης γύρω από το μικροσκοπικό αστέρι προκαλεί την κατανόηση του πώς σχηματίζονται οι πλανήτες
- Ερευνητικό έγγραφο: Ένας τεράστιος εξωπλανήτης σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι πολύ χαμηλής μάζας προκαλεί μοντέλα σχηματισμού πλανητών
- PlanetHunters.org: Τι καταλαβαίνουμε πραγματικά για τον πλανητικό σχηματισμό;
- Ερευνητικό Έγγραφο: ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΣΕΝΑΡΙΑ ΠΛΑΝΗΤΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΟΦΗΣ
- CARMENES
