Odkryto zadziwiająco masywną planetę krążącą wokół małej gwiazdy

Zapisz się na biuletyn naukowy CNN dotyczący teorii cudów. Eksploruj wszechświat dzięki wiadomościom o fascynujących odkryciach, postępach naukowych i nie tylko.

CNN
—

Astronomowie podają w wątpliwość teorie powstawania planet po odkryciu egzoplanety, która technicznie nie powinna istnieć.

Planetę o masie mniej więcej Neptuna i ponad 13 razy większej od masy Ziemi odkryto krążącą wokół ultrachłodnego karła M zwanego LHS 3154, który jest dziewięć razy mniej masywny od naszego Słońca. Karzeł M to najmniejszy i najbardziej masywny typ gwiazdy.

Jak wynika z nowego badania, planeta – zwana LHS 3154b – krąży blisko gwiazdy, wykonując jedno okrążenie co 3,7 ziemskiego dnia, co czyni ją najbardziej masywną planetą znaną na bliskiej orbicie wokół jednej z najzimniejszych gwiazd o małej masie we wszechświecie. Badanie opublikowane w czwartek w czasopiśmie Nauki. Wywraca do góry nogami sposób, w jaki naukowcy rozumieją powstawanie układów planetarnych.

„To odkrycie pokazuje, jak mało wiemy o wszechświecie” – stwierdził w oświadczeniu współautor badania Suvrath Mahadevan, profesor astronomii i astrofizyki na Penn State. „Nie spodziewaliśmy się tak masywnej planety krążącej wokół gwiazdy o małej masie”.

Kształt gwiazdy Pozostała materia z dużych obłoków gazu i pyłu tworzy dysk wokół gwiazdy, na którym później rodzą się planety. Ilość materiału wewnątrz dysków otaczających gwiazdy określa masę planet, które powstają wokół nich. Materiał dysku zależy w dużej mierze od masy gwiazdy.

Na przykład małe gwiazdy karłowate typu M występują najczęściej w całej Drodze Mlecznej i zwykle krążą wokół nich małe, skaliste planety, a nie gigantyczne planety gazowe.

„Oczekuje się, że dysk planetarny wokół małomasywnej gwiazdy LHS 3154 będzie miał wystarczającą masę stałą, aby uformować tę planetę” – powiedział Mahadevan. „Ale istnieje, więc teraz musimy ponownie rozważyć naszą wiedzę na temat powstawania planet i gwiazd”.

Planeta krąży wokół gwiazdy oddalonej o około 51 lat świetlnych od Słońca i została odkryta za pomocą narzędzia Habitable Zone Planet Finder (HPF) zamontowanego na teleskopie Hobby-Eberly’ego w Obserwatorium McDonald w Teksasie.

Zespół naukowców pod kierownictwem Mahadevana zbudował HPF, który ma wykrywać planety krążące w ekosferze młodych, chłodnych gwiazd. Strefa nadająca się do zamieszkania to odpowiednia odległość od gwiazdy, na której planeta jest wystarczająco ciepła, aby na jej powierzchni mogła znajdować się woda w stanie ciekłym i prawdopodobnie istniało życie.

Niższa temperatura powierzchni młodych gwiazd oznacza, że ​​planety mogą orbitować znacznie bliżej i nadal zatrzymywać na swoich powierzchniach delikatne pierwiastki, takie jak woda. Gdy planety krążą blisko swoich gwiazd, siła grawitacji między obydwoma obiektami powoduje zauważalne wahania, które HPF może wykryć w świetle podczerwonym.

„Pomyśl o tym tak, jakby gwiazda była ogniskiem. Im zimniejszy staje się ogień, tym bliżej jesteś do niego, aby się ogrzać” – powiedział Mahadevan. „To samo dotyczy planet. Jeśli gwiazda jest chłodniejsza, planeta będzie musiała znaleźć się bliżej niej, jeśli ma być wystarczająco ciepła, aby pomieścić wodę w stanie ciekłym. Jeśli planeta ma orbitę wystarczająco blisko swojej ultrachłodnej gwiazdy, możemy ją wykryć, obserwując bardzo niewielką zmianę koloru lub światła widma gwiazdy, gdy jest ona ciągnięta przez krążącą wokół planetę.

Według współautorki badań Megan Delamere, absolwentki astronomii, na podstawie modelowania i analiz zespół badawczy uważa, że ​​planeta ma ciężkie jądro, które wymagałoby większej ilości stałego materiału w dysku tworzącym planety, niż jest wokół gwiazdy. W Pensylwanii.

Naukowcy szacują, że ilość pyłu w dysku musi być co najmniej dziesięciokrotnie większa niż ilość zwykle spotykana w dyskach wokół gwiazd o małej masie.

„Nasze obecne teorie na temat powstawania planet mają trudności z wyjaśnieniem tego, co widzimy” – stwierdził Delamere w oświadczeniu. „Na podstawie bieżących prac badawczych z wykorzystaniem HPF i innych instrumentów, obiekt taki jak ten, który odkryliśmy, jest prawdopodobnie niezwykle rzadki, więc jego odkrycie było naprawdę ekscytujące”.

Odkryto kilka masywnych planet krążących wokół gwiazd o małej masie, takich jak nasza planeta Planeta GJ 3512 b została odkryta w 2019 rokuAle ich okresy orbitalne są znacznie dłuższe, a planety nie krążą tak blisko swoich gwiazd.

„To, co odkryliśmy, stanowi ekstremalny przypadek testowy dla wszystkich istniejących teorii powstawania planet” – powiedział Mahadevan. „Właśnie do tego zbudowaliśmy HPF, aby odkryć, w jaki sposób najczęstsze gwiazdy w naszej galaktyce tworzą planety – i znaleźć te planety”.