Масивна планета, твърде голяма за собственото й слънце, кара астрономите да преосмислят формирането на екзопланети

Представете си, че сте фермер, който търси яйца в кокошарника – само че вместо кокоше яйце намирате щраусово яйце, доста по-голямо от всичко, което едно пиле може да снесе.

Ето по какъв начин се почувства екипът ни от астрономи, когато открихме солидна планета, повече от 13 пъти по-тежка от Земята, към хладна, мътна алена звезда, девет пъти по-масивна от Слънцето на Земята, по-рано тази година.

По-малката звезда, наречена М звезда, е освен по-малка от Слънцето в слънчевата система на Земята, само че е и 100 пъти по-малко светеща. Такава звезда не би трябвало да има нужното количество материал в планетообразуващия си диск, с цел да роди такава солидна планета.

Търсачът на планети в обитаема зона

През последното десетилетие нашият екип проектираха и построиха нов инструмент в Penn State, кадърен да открива светлината от тези слаби, хладни звезди на дължини на вълните отвън чувствителността на човешкото око – в близкия инфрачервен диапазон – където такива хладни звезди излъчват по-голямата част от светлината си.

Прикрепен към 10-метровия телескоп Hobby-Eberly в Западен Тексас, нашият инструмент, наименуван Habitable Zone Planet Finder, може да мери фината смяна в скоростта на звезда, до момента в който планета я притегля гравитационно. Тази техника, наречена Доплерова радиална скоростна техника, е чудесна за разкриване на екзопланети.

„ Екзопланета “ е композиция от думите извънслънчева и планета, тъй че терминът се ползва за всяко тяло с размер на планета в орбита към звезда, която не е Слънцето на Земята.

Преди тридесет години доплеровите наблюдения на радиалната скорост разрешиха откриването на 51 Pegasi b, първата известна екзопланета, обикаляща към звезда, сходна на Слънцето. През идващите десетилетия астрономи като нас усъвършенстваха тази техника. Тези все по-прецизни измервания имат значима цел: да разрешат откриването на скалисти планети в обитаемите зони, районите към звездите, където течната вода може да се поддържа на планетарната повърхнина.

Доплеровата техника към момента не е имат способността да откриват планети в обитаема зона с масата на Земята към звезди с размера на Слънцето. Но хладните и тъмни М звезди демонстрират по-голяма доплерова сигнатура за същата планета с размерите на Земята. По-малката маса на звездата води до това, че тя се придърпва повече от орбитиращата планета. А по-ниската осветеност води до по-близка обитаема зона и по-къса орбита, което също прави планетата по-лесна за разкриване.

Планетите към тези по-малки звезди са планетите, за които нашият екип проектира Habitable Zone Planet Finder откривам. Новото ни изобретение, оповестено в списание Science, за солидна планета, обикаляща в тясна орбита към хладната слаба М звезда LHS 3154 – щраусово яйце в кокошарника – пристигна като същинска изненада.

LHS 3154b: The планета, която не би трябвало да съществува

Планетите се образуват в дискове, формирани от газ и прахуляк. Тези дискове събират прахови зърна, които порастват в камъчета и в последна сметка се комбинират, с цел да образуват твърдо планетарно ядро. След като ядрото се образува, планетата може гравитационно да притегли твърдия прахуляк, както и околния газ като водород и хелий. Но се нуждае от доста маса и материали, с цел да направи това сполучливо. Този метод за формиране на планети се назовава акреция на ядрото.

Звезда с ниска маса като LHS 3154, девет пъти по-масивна от Слънцето, би трябвало да има надлежно планетообразуващ диск с ниска маса.

Типичен диск към такава звезда с ниска маса просто не би трябвало да има задоволително твърди материали или маса, с цел да може да направи задоволително тежко ядро, с цел да сътвори такава планета. От компютърни симулации, извършени от екипа ни, стигнахме до заключението, че такава планета се нуждае от диск най-малко 10 пъти по-масивен, в сравнение с нормално се допуска от директни наблюдения на планетообразуващи дискове.

Различна доктрина за образуване на планети, гравитационна неустойчивост – където газът и прахът в диска претърпяват пряк колапс, с цел да образуват планета – също се бори да изясни образуването на такава планета без доста солиден диск.

Планети към най-често срещаните звезди

Хладните, тъмни М звезди са най-често срещаните звезди в нашата вселена. В преданията на комиксите на DC родният свят на Супермен, планетата Криптон, обикаля към звезда джудже M.

Астрономите знаят от открития, направени с Habitable Zone Planet Finder и други принадлежности, че великански планети в близки орбити към множеството солидни М звезди са минимум 10 пъти по-редки от тези към сходни на Слънцето звезди. И не знаем за толкоз солидни планети в близки орбити към най-масивните М звезди – до откриването на LHS 3154b.

Разбирането по какъв начин се образуват планетите към нашите най-готини съседи ще ни помогне да разберем и двете по какъв начин се образуват планетите като цяло и по какъв начин се образуват и развиват скалисти светове към най-многобройните типове звезди. Тази линия на проучване може също да помогне на астрономите да схванат дали М звездите са способни да поддържат живот.

Тази публикация е препубликувана от The Conversation, нестопанска, самостоятелна новинарска организация, която ви дава обстоятелства и разбори, с цел да ви помогне да разберете нашия комплициран свят.

Написано от: Suvrath Mahadevan, Penn State; Guðmundur Kári Stefánsson, Принстънски университет, и Меган Деламер, Penn State.

Прочетете повече:

Разопаковане на Уран и неговите ледени секрети: Какво НАСА би се поучил от задача в див свят

Радиосмущенията от спътниците заплашват астрономията – препоръчана зона за тестване на нови технологии може да предотврати казуса

Suvrath Mahadevan получава външно финансиране от NSF, НАСА и Фондация Хайзинг-Саймънс, както и финансиране и поддръжка за научни проучвания от Penn State.

Guðmundur Kári Stefánsson получава финансиране от NSF, NASA и Heising-Simons Foundation.

Меган Деламер получава финансиране от NSF, NASA и Heising-Simons Foundation.