Завдяки місії Кеплера та інших зусиллях із пошуку екзопланет ми дізналися багато нового про популяцію екзопланет. Ми знаємо, що ми можемо знайти екзопланети над Землею і Нептуном масою навколо орбіт зірок низької маси, тоді як більші планети навколо більш масивних зірок. Це добре узгоджується з основною теорією нарощування планетарного утворення.
Але не всі наші спостереження відповідають цій теорії. Відкриття планети Юпітера, що обертається навколо маленького червоного карлика, означає, що наше розуміння планетарного утворення може бути не таким зрозумілим, як ми думали. Друга теорія планетного формування, яка називається теорією нестабільності диска, може пояснити це дивне відкриття.
Червона зірка карлика називається GJ 3512, і це близько 31 світлових років від нас в майорі Урса. GJ 3512 в 0,12 рази перевищує масу нашого Сонця, а планета, GJ 3512b, у 0,46 рази перевищує масу Юпітера. Це означає, що зірка лише приблизно в 250 разів масивніша за планету. Не тільки це, але це лише 0,3 АС від зірки.
Порівняйте це з нашою Сонячною системою, де Сонце в 1000 разів масивніше, ніж найбільша планета - Юпітер. Ці цифри не підсумовуються, коли мова йде про основу нарощування теорії.
Основна теорія нарощування є найбільш широко прийнятою теорією планетного формування. Прискорення ядра відбувається, коли дрібні тверді частинки стикаються і згортаються, утворюючи більші тіла. Протягом тривалих періодів часу це створює планети. Існує обмеження в тому, як це працює.
Коли тверде ядро приблизно в 10-20 разів перевищує розмір Землі, воно стає достатньо масивним для виділення газу, який утворює навколо твердого ядра оболонку або атмосферу. Ключовим моментом є те, що стрижневий процес працює по-різному, залежно від відстані від зірки.
У внутрішній Сонячній системі зірка зайняла велику частину наявного матеріалу, і менші планети утворюють, як Земля. Земля теж має відносно невелику атмосферу. У зовнішній Сонячній системі, поза межами так званої лінії морозу, з планет утворюється набагато більше матеріалу, хоча матеріал менш щільний. Ось так ми закінчуємось газовими гігантами з об'ємною атмосферою у зовнішній Сонячній системі.
Але у випадку GJ 3512 дослідники виявили деякі суперечності з поясненням ядра аккреції. Перш за все, причина зірок маломасова - це те, що весь диск, з якого вони утворюються, має менше матеріалу. У зірок, таких як GJ 3512, просто не вистачало матеріалів, перш ніж вони могли отримати дуже великі розміри. Таким же чином, у протопланетному диску залишилося менше матеріалу для формування великих планет.
У своїй роботі вони говорять, що "утворення газового гіганта <GJ 3512b> таким чином потребує створення великого планетарного ядра щонайменше з 5 мас Землі". Вони кажуть, що цього не може статися навколо такої зірки низької маси.
Ця нова зіркова система, як видається, виключає основну теорію нарощування. Планета просто надто масивна порівняно зіркою. Але є ще одна теорія, яка називається теорією нестабільності диска.
Коли молода зірка народжується в синтезі, вона оточена обертовим протопланетним диском з матеріалу, що залишився від утворення зірки. Планети формуються з цього матеріалу. Теорія нестабільності диска говорить про те, що обертовий диск матеріалу може швидко охолонути. Таке швидке охолодження може призвести до того, що матеріал згортається в шматки розмірів планети, які можуть руйнуватися під власною гравітацією, утворюючи газові гіганти, пропускаючи процес накопичення ядра.
У той час як нарощування ядра зайняло б тривалий час, нестабільність диска могла б створити великі планети за набагато коротший час. Це може пояснити пошук великих планет так близько до маленьких зірок, як у випадку GJ 3512.
Вчені, які стоять за цією роботою, виявили і інші дивацтва в цій системі. Вони кажуть, що в системі може бути третя планета - також газовий гігант, який вплинув на GJ 3512b, викликаючи його витягнуту орбіту. Ця присутність планети визначається по незвичайній орбіті GJ 3512b, і її не спостерігали. Команда, яка стоїть за дослідженням, каже, що друга планета, швидше за все, була викинута із системи, і тепер це планета шахрая.
Для того, щоб краще зрозуміти цю систему, знадобиться більше дослідження з потужнішими інструментами. На думку авторів, це прекрасна можливість налагодити наші теорії планетарного формування. Як говориться у висновку статті, "GJ 3512 - це дуже перспективна система, оскільки вона може бути повністю охарактеризована і, таким чином, продовжувати накладати суворі обмеження на процеси аккреції та міграції, а також на ефективність формування планети в протопланетних дисках та диску" співвідношення масових зірок
Цю роботу зробила міжнародна команда дослідників з консорціуму CARMENES (пошук Калар Альто з високою роздільною здатністю для гномів М із екзоартами з ближньою інфрачервоною та оптичною спектрографами Echelle). Цей консорціум шукає червоних карликів, найпоширенішого типу зірки в галактиці, сподіваючись знайти планети низької маси у своїх населених зонах. CARMENES не тільки створює набір даних для розуміння червоних карликових зірок, але, знаходячи планети розміром із Землею, він забезпечить багатий набір подальших цілей для подальшого вивчення.
Більше:
- Прес-реліз: Гігантська екзопланета навколо крихітних зірок кидає виклик розумінню того, як формуються планети
- Дослідницький документ: Гігантська екзопланета, що обертається навколо зірки дуже малої маси, кидає виклик моделям формування планет
- PlanetHunters.org: Що ми дійсно розуміємо про планетарну формацію?
- Дослідницький документ: ПЛАНЕТАРНІ СЦЕНАРІЇ ФОРМУВАННЯ ПОВЕРНЕНО
- КАРМЕНИ
