Благодарение на мисията Kepler и други усилия за намиране на екзопланети, научихме много за популацията на екзопланети. Знаем, че е вероятно да намерим екзопланети със свръх Земя и Нептун в орбита около звезди с ниска маса, докато по-големи планети се намират около по-масивни звезди. Това съвпада добре с основната теория за нарастване на планетарното формиране.
Но не всички наши наблюдения съответстват на тази теория. Откриването на планета, подобна на Юпитер, обикаляща около орбита на малко червено джудже, означава, че нашето разбиране за планетарната формация може да не е толкова ясно, колкото сме мислили. Втора теория за планетарното образуване, наречена теория на нестабилността на диска, може да обясни това изненадващо откритие.
Звездата от червено джудже се нарича GJ 3512 и е на около 31 светлинни години от нас в Урса Майор. GJ 3512 е 0,12 пъти по-голяма от масата на нашето Слънце, а планетата, GJ 3512b, е 0,46 пъти по-голяма от масата на Юпитер. Това означава, че звездата е само около 250 пъти по-масивна от планетата. Не само това, но е само около 0,3 AU от звездата.
Сравнете това с нашата Слънчева система, където Слънцето е над 1000 пъти по-масивно от най-голямата планета Юпитер. Тези числа не се сумират, когато става въпрос за основна теория за нарастване.
Основната теория за аккрецията е най-широко приетата теория за планетарно формиране. Ядрото натрупване се случва, когато малки твърди частици се сблъскват и коагулират, за да образуват по-големи тела. За дълги периоди от време, това изгражда планети. Има обаче ограничение за това как работи.
След като се образува твърдо ядро до около 10-20 пъти по-голямо от размера на Земята, то е достатъчно масивно за отделяне на газ, което образува обвивка или атмосфера около твърдото ядро. Ключово е, че ядреното натрупване работи различно в зависимост от разстоянието от звездата.
Във вътрешна слънчева система звездата е поела голяма част от наличния материал и по-малки планети се образуват като Земята. Земята също има сравнително малка атмосфера. Във външна слънчева система, отвъд така наречената линия на замръзване, има много повече материал от планети, от който да се образува, въпреки че материалът е по-малко плътен. Така завършваме с газови гиганти с обемни атмосфери във външната Слънчева система.
Но в случая с GJ 3512, изследователите откриха някои противоречия с обяснението на ядрото. На първо място, причината звездите да са с ниска маса е, защото целият диск, от който се образува, има по-малко материал. Звезди като GJ 3512 просто изчерпаха материал, преди да успеят да станат много големи. По същия начин в протопланетарния диск е останало по-малко материал, за да се образуват големи планети.
В своя документ те казват, че „По този начин създаването на газов гигант <GJ 3512b> изисква изграждането на голямо планетарно ядро от поне 5 земни маси.“ Казват, че това не може да се случи около такава звезда с ниска маса.
Тази нова звездна система като че ли изключва основната теория за нарастването. Планетата е просто твърде масивна в сравнение със звездата. Но има друга теория, наречена теория на нестабилността на диска.
Когато млада звезда се роди във синтез, тя е заобиколена от въртящ се протопланетен диск от материал, който е останал от образуването на звездата. Планетите се формират от този материал. Теорията на нестабилността на диска казва, че въртящият се диск от материал може да се охлади бързо. Това бързо охлаждане може да накара материала да се коагулира в парчета с размер на планетата, които могат да се срутят под собствената си гравитация и да образуват газови гиганти, прескачайки основния процес на натрупване.
Докато ядрото натрупване ще отнеме много време, нестабилността на диска може да създаде големи планети за много по-кратко време. Това би могло да обясни намирането на големи планети толкова близо до малки звезди, както в случая на GJ 3512.
Учените, стоящи зад тази работа, откриха и други странности в тази система. Те казват, че в системата може да има трета планета - също газов гигант, която повлия на GJ 3512b, причинявайки нейната удължена орбита. Присъствието на тази планета се извежда чрез необичайната орбита на GJ 3512b и не е наблюдавано. Екипът, който стои зад проучването, казва, че втората планета вероятно е била изхвърлена от системата и вече е планета измамник.
Ще е необходимо повече проучване с по-мощни инструменти, за да разберем по-добре тази система. Според авторите това е чудесна възможност да усъвършенстваме нашите теории за планетарно формиране. Както се казва в заключението на доклада, „GJ 3512 е много обещаваща система, тъй като тя може да бъде напълно характеризирана и по този начин да продължи да поставя строги ограничения върху процесите на натрупване и миграция, както и върху ефективността на формирането на планети в протопланетарните дискове и диска съотношения на масата към звездата
Международен екип от изследователи от консорциума CARMENES (Търсене на висококачествена разделителна способност на Калар Алто за М джуджета с екзоарти с близо инфрачервен и оптичен спектър Echelle) направи тази работа. Този консорциум търси червени джуджета, най-разпространеният тип звезда в галактиката, с надеждата да намери планети с ниска маса в обитаемите им зони. CARMENES не само генерира набор от данни за разбиране на звезди от червено джудже, но и като намери планети с размер на Земята, ще предостави богат набор от последващи цели за бъдещо проучване.
Повече ▼:
- Прессъобщение: Гигантската екзопланета около мъничките звезди предизвиква разбирането за това как се формират планетите
- Документ за изследване: Гигантска екзопланета, орбитираща звезда с много ниска маса, предизвиква модели за формиране на планети
- PlanetHunters.org: Какво всъщност разбираме за планетарната формация?
- Документ за изследване: ПЛАНЕТАРНО ФОРМИРАНЕ НА СЦЕНАРИОСИТЕ СКЕНАРИОС: ИНСТАКТИВНОСТ НА ДИСКОВОТО АККРЕТИО
- CARMENES
