Datorită misiunii Kepler și a altor eforturi pentru a găsi exoplanete, am aflat multe despre populația exoplanetelor. Știm că este probabil să găsim exoplanete de super-Pământ și Neptun, care orbitează stele cu masă scăzută, în timp ce planetele mai mari se găsesc în jurul stelelor mai masive. Aceasta se aliniază bine cu teoria acreției de bază a formării planetare.
Dar nu toate observațiile noastre se conformează acestei teorii. Descoperirea unei planete asemănătoare lui Jupiter orbitând pe o mică pitică roșie înseamnă că înțelegerea noastră despre formarea planetară s-ar putea să nu fie atât de clară cum am crezut. O a doua teorie a formării planetare, numită teoria instabilității discului, ar putea explica această descoperire surprinzătoare.
Steaua pitică roșie se numește GJ 3512 și se află la aproximativ 31 de ani lumină de noi în Ursa Major. GJ 3512 este de 0,12 ori mai mare decât Soarele nostru, iar planeta, GJ 3512b, este de 0,46 ori mai mare decât Jupiter, minim. Asta înseamnă că steaua este de aproximativ 250 de ori mai masivă decât planeta. Nu numai că, ci doar 0,3 AU de la stea.
Comparați-l cu sistemul nostru solar, unde Soarele este de 1000 de ori mai masiv decât cea mai mare planetă, Jupiter. Aceste numere nu se adaugă când vine vorba de teoria corecției.
Teoria principală a acreției este cea mai larg acceptată teorie pentru formarea planetară. Acreția de miez se întâmplă pe măsură ce particulele solide mici se ciocnesc și se coagulează pentru a forma corpuri mai mari. Pe perioade lungi de timp, asta construiește planete. Cu toate acestea, există o limită la modul în care funcționează.
Odată ce se formează un nucleu solid de aproximativ 10-20 de ori decât dimensiunea Pământului, este suficient de masiv pentru a acumula gaz, care formează un plic sau o atmosferă în jurul miezului solid. O cheie este că acreția de bază funcționează diferit în funcție de distanța de la stea.
Într-un sistem solar interior, steaua a preluat o mare parte din materialul disponibil și se formează planete mai mici, precum Pământul. Pământul are și o atmosferă relativ mică. Într-un sistem solar exterior, dincolo de ceea ce se numește linia de îngheț, există mult mai mult material de la planete la care se formează, deși materialul este mai puțin dens. Așa ajungem cu giganții de gaz cu atmosfere voluminoase în Sistemul Solar exterior.
Dar în cazul GJ 3512, cercetătorii au descoperit unele contradicții cu explicația de bază a acreției. În primul rând, motivul pentru care stelele sunt cu masă scăzută, se datorează faptului că întregul disc din care formează are mai puțin material. Stele ca GJ 3512 pur și simplu au rămas fără material înainte de a putea ajunge foarte mari. În același timp, rămâne mai puțin material în discul protoplanetar pentru a forma planete mari.
În lucrarea lor, ei spun că „Formarea unui gigant de gaz <GJ 3512b> necesită în acest fel construirea unui nucleu planetar mare de cel puțin 5 mase de Pământ.” Ei spun că asta nu se poate întâmpla în jurul unei stele atât de scăzute.
Acest nou sistem stelar pare să excludă teoria acreției de bază ca o explicație. Planeta este prea masivă în comparație cu steaua. Dar există o altă teorie numită teoria instabilității discului.
Când o stea tânără se naște din fuziune, este înconjurată de un disc rotop protoplanetar de material care a rămas de la formarea stelei. Planetele se formează din materialul respectiv. Teoria instabilității discului spune că discul rotativ al materialului se poate răci rapid. Această răcire rapidă poate face ca materialul să se coaguleze în bucăți de dimensiuni ale planetei, care se pot prăbuși sub propria lor gravitație pentru a forma giganti de gaz, sărind procesul de acumulare a miezului.
În timp ce acreția de bază ar dura mult timp, instabilitatea discului ar putea crea planete mari într-un timp mult mai scurt. Asta ar putea explica găsirea unor planete mari atât de aproape de stelele mici, ca în cazul GJ 3512.
Oamenii de știință din spatele acestei lucrări au găsit și alte ciudățe în acest sistem. Ei spun că poate exista o a treia planetă în sistem - de asemenea, un gigant al gazelor - care a influențat GJ 3512b, provocând orbita sa alungită. Prezența acestei planete este dedusă prin orbita neobișnuită a GJ 3512b și nu a fost observată. Echipa din spatele studiului spune că a doua planetă a fost probabil ejectată din sistem și este acum o planetă necinstită.
Pentru a înțelege mai bine acest sistem, va fi nevoie de mai multe studii, cu instrumente mai puternice. Potrivit autorilor, este o oportunitate excelentă de a regla fin teoriile noastre despre formarea planetară. După cum se spune în concluzia lucrării, „GJ 3512 este un sistem foarte promițător, deoarece poate fi pe deplin caracterizat și, astfel, continuă să pună restricții stricte asupra proceselor de acreție și migrare, precum și asupra eficienței formării planetei în discurile protoplanetare și pe disc. -relații de masă cu stele.
O echipă internațională de cercetători din consorțiul CARMENES (Căutare Alto de înaltă rezoluție pentru M pitici cu exoearths cu aproape infraroșu și optic Echelle Spectrographs) a făcut această lucrare. Acest consorțiu caută pitici roșii, cel mai obișnuit tip de stea din galaxie, în speranța de a găsi planete cu masă mică în zonele lor locuibile. Nu numai că CARMENES generează un set de date pentru înțelegerea stelelor pitice roșii, dar, prin găsirea planetelor de dimensiunea Pământului, va oferi un set bogat de ținte de urmărire pentru viitorul studiu.
Mai Mult:
- Comunicat de presă: Exoplaneta uriașă în jurul unei stele minuscule provoacă înțelegerea modului în care se formează planetele
- Document de cercetare: Un exoplanet uriaș care orbitează pe o stea cu o masă foarte scăzută contestă modelele de formare a planetelor
- PlanetHunters.org: Ce înțelegem cu adevărat despre formarea planetară?
- Document de cercetare: SCENARII DE FORMARE PLANETARĂ REVIZITATE: INSTABILITATEA DISCULUI VERSUS CORE-ACCRETION
- Cármenes
